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第四章電磁感應(yīng)第四章電磁感應(yīng)第1頁第一節(jié)劃時(shí)代發(fā)覺第二節(jié)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件第2頁學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解與“電生磁”及“磁生電”相關(guān)物理學(xué)史，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流．2．經(jīng)過試驗(yàn)，探究和了解感應(yīng)電流產(chǎn)生條件．3．會(huì)分析經(jīng)過電路磁通量改變情況，會(huì)計(jì)算磁通量及磁通量改變．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.磁通量及磁通量改變分析及計(jì)算．2．感應(yīng)電流產(chǎn)生條件及應(yīng)用．

目標(biāo)導(dǎo)航第3頁新知初探自主學(xué)習(xí)一、劃時(shí)代發(fā)覺1.奧斯特夢(mèng)圓“電生磁”18，丹麥物理學(xué)家奧斯特在給南北方向放置導(dǎo)線通電時(shí)，發(fā)覺導(dǎo)線下面小磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，這一現(xiàn)象說明：電流能產(chǎn)生_________——電流磁效應(yīng)．磁場(chǎng)第4頁2.法拉第心系“磁生電”(1)法拉第對(duì)稱思索：電能生磁，磁能否生電？(2)法拉第發(fā)覺“磁生電”：1831年，英國物理學(xué)家法拉第經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)覺了“磁生電”，即____________現(xiàn)象．并認(rèn)識(shí)到“磁生電”是一個(gè)在改變、運(yùn)動(dòng)過程中才能出現(xiàn)效應(yīng)．(3)引發(fā)電流原因：①改變電流；②改變磁場(chǎng)；③運(yùn)動(dòng)恒定電流；④運(yùn)動(dòng)磁鐵；⑤在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體．電磁感應(yīng)第5頁二、探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件[自主探究]1.導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流試驗(yàn)現(xiàn)象：如圖4－1－1所表示，將導(dǎo)軌、可移動(dòng)導(dǎo)體AB放置在磁場(chǎng)中，并和電流計(jì)組成閉合回路，把試驗(yàn)現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)在下表中．圖4－1－1第6頁試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)導(dǎo)體棒靜止______導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)______導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)______無無有第7頁結(jié)論：磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)，使閉合回路包圍面積發(fā)生改變時(shí)有感應(yīng)電流，面積不變時(shí)無感應(yīng)電流．2.磁鐵在螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流試驗(yàn)現(xiàn)象：如圖4－1－2所表示，將螺線管與電流計(jì)組成閉合回路，把條形磁鐵插入或拔出螺線管，試驗(yàn)現(xiàn)象以下：圖4－1－2第8頁試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)N極插入線圈_______S極插入線圈_______N極停在線圈中_______S極停在線圈中_______N極從線圈中抽出_______S極從線圈中抽出_______有有無無有有第9頁結(jié)論：將磁鐵插入或抽出時(shí)，線圈中磁場(chǎng)強(qiáng)弱發(fā)生改變時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流．3.模仿法拉第試驗(yàn)試驗(yàn)現(xiàn)象：如圖4－1－3所表示，線圈A經(jīng)過變阻器和開關(guān)連接到電源上，線圈B兩端連到電流表上，把線圈A裝在線圈B里面，試驗(yàn)現(xiàn)象以下：

圖4－1－3第10頁試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有沒有電流)開關(guān)閉合瞬間______開關(guān)斷開瞬間______開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)______開關(guān)閉合時(shí)，快速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片______有有有無第11頁結(jié)論：將開關(guān)閉合或斷開及改變滑動(dòng)變阻器滑片位置，線圈A中電流產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變，線圈B中磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變，線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流．成功發(fā)覺只要穿過閉合導(dǎo)體回路______________發(fā)生改變，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流．磁通量第12頁關(guān)鍵點(diǎn)探究講練互動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)1磁通量分析和計(jì)算1.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量計(jì)算利用公式：Φ＝BS(其中B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈有效面積)．注意以下四種情況：(1)假如磁感線與平面不垂直，如圖4－1－4甲所表示，有效面積應(yīng)了解為原平面在垂直磁場(chǎng)方向上投影面積，假如平面與垂直磁場(chǎng)方第13頁向夾角為θ，則有效面積為Scosθ，穿過該平面磁通量為Φ＝BScosθ.若磁感線與平面夾角為α，則Φ＝BSsinα.圖4－1－4第14頁(2)S指閉合回路中包含磁場(chǎng)那部分有效面積，如圖乙，閉合回路abcd和閉合回路ABCD即使面積不一樣，但穿過它們磁通量卻相同：Φ＝BS2.(3)某面積內(nèi)有不一樣方向磁感線穿過時(shí)，分別計(jì)算不一樣方向磁場(chǎng)磁通量，然后要求某個(gè)方向磁通量為正，反方向磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和．(4)線圈為多匝時(shí)，不影響磁通量計(jì)算，即Φ≠NBS,因?yàn)榇┻^線圈磁感線條數(shù)不受匝數(shù)影響．第15頁2.非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量分析條形磁鐵、通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)都是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通常只對(duì)穿過其中線圈磁通量進(jìn)行定性分析，分析時(shí)應(yīng)兼顧磁場(chǎng)強(qiáng)弱、線圈面積和磁場(chǎng)與線圈夾角等原因，并可充分利用磁感線來判斷，即磁通量大小對(duì)應(yīng)穿過線圈磁感線條數(shù)，穿過線圈磁感線條數(shù)改變，則說明磁通量改變．第16頁圖4－1－5 (·杭州一中高二月考)如圖4－1－5所表示線框，面積為S，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B方向與線框平面成θ角，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90°到如圖所表示虛線位置時(shí)，試求：例1第17頁(1)初、末位置穿過線框磁通量Ф1和Ф2；(2)磁通量改變量ΔФ.【精講精析】

(1)法一：在初始位置，把面積向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向面積為S⊥＝Ssinθ，所以Φ1＝BSsinθ.在末位置，把面積向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向面積為S⊥＝Scosθ.因?yàn)榇鸥芯€從反面穿入，所以Φ2＝－BScosθ.第18頁圖4－1－6法二：假如把磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿垂直于面積S和平行于面積S進(jìn)行分解，如圖4－1－6所表示，則B上＝Bsinθ，B左＝Bcosθ有Φ1＝B上S＝BSsinθ，Φ2＝－B左S＝－BScosθ.第19頁(2)開始時(shí)B與線框平面成θ角，穿過線框磁通量Φ1＝BSsinθ；當(dāng)線框平面按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線框磁通量降低，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)θ時(shí)，穿過線框磁通量降低為零，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至90°時(shí)，磁通量從另一面穿過，變?yōu)椤柏?fù)”值Φ2＝－BScosθ.所以，此過程中磁通量改變量為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ)．第20頁【答案】

(1)BSsinθ－BScosθ(2)－BS(cosθ＋sinθ)【規(guī)律總結(jié)】解答該類題目時(shí)，要注意磁感線是從平面哪一面穿入，當(dāng)要求從某一面穿入磁通量為正值時(shí)，則從另一面穿入就為負(fù)值，并準(zhǔn)確地把初、末狀態(tài)磁通量表示出來，然后按照求代數(shù)和方法求出磁通量改變量(磁通量是有正、負(fù)標(biāo)量)．第21頁變式訓(xùn)練1.如圖4－1－7所表示，a、b、c三個(gè)閉合線圈放在同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈a中有電流I經(jīng)過時(shí)，它們磁通量分別為Φa、Φb、Φc，以下說法中正確是(

)A．Φa<Φb<ΦcB．Φa>Φb>ΦcC．Φa<Φc<ΦbD．Φa>Φc>Φb圖4－1－7第22頁解析：選B.當(dāng)a中有電流經(jīng)過時(shí)，穿過a、b、c三個(gè)閉合線圈向里磁感線條數(shù)一樣多，向外磁感線條數(shù)c最多，其次是b，a中沒有向外磁感線，所以，依據(jù)合磁通量計(jì)算，應(yīng)該是：Φa>Φb>Φc.第23頁關(guān)鍵點(diǎn)2感應(yīng)電流有沒有判斷注意：(1)、(2)兩條必須同時(shí)滿足，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流．2.判斷感應(yīng)電流有沒有方法(1)明確電路是否為閉合電路．第24頁(2)判斷穿過回路磁通量是否發(fā)生改變．穿過閉合電路磁通量發(fā)生改變，大致有以下幾個(gè)情況：第25頁Φ變四種情況B不變、S變例：閉合電路一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)B變、S不變例：線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)B和S都變注意：此時(shí)可由ΔΦ＝Φt－Φ0計(jì)算并判斷磁通量是否改變B和S大小都不變，但二者之間夾角變例：線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)第26頁

如圖4－1－8所表示，豎直放置長直導(dǎo)線通一恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面，在以下情況中線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流是(

)A．導(dǎo)線中電流變大B．線框向右平動(dòng)C．線框向下平動(dòng)D．線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)圖4－1－8例2第27頁【思緒點(diǎn)撥】

首先搞清直線電流周圍磁感線分布特點(diǎn)，然后再判斷磁通量是否改變．【精講精析】逐項(xiàng)分析以下：選項(xiàng)診療結(jié)論A因I增大而引發(fā)導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)增強(qiáng)，使穿過線框磁通量增大√B離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感線分布越疏，如圖甲，所以線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過線框磁通量變小√第28頁選項(xiàng)診療結(jié)論C由圖甲可知線框向下平動(dòng)時(shí)穿過線框磁通量不變×D畫出俯視圖如圖乙，由圖可看出線框繞直導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任何一個(gè)位置穿過線框磁感線條數(shù)均不變，所以無感應(yīng)電流×第29頁圖4－1－9【答案】

AB第30頁【名師點(diǎn)評(píng)】判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵要分析穿過閉合電路磁通量是否發(fā)生變化，而對(duì)于本題來說，首先就必須搞清楚通電直導(dǎo)線磁感線分布情況，假如是立體圖,我們經(jīng)常還得把它轉(zhuǎn)化成平面圖，比如轉(zhuǎn)化成俯視圖、側(cè)視圖等．第31頁變式訓(xùn)練2.(·成都外國語學(xué)校高二檢測(cè))如圖4－1－10所表示,A、B兩回路中各有一開關(guān)S1、S2，且回路A中接有電源,回路B中接有靈敏電流計(jì)，以下操作及對(duì)應(yīng)結(jié)果中可能是(

)A．先閉合S2，后閉合S1瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B．S1、S2閉合后，在斷開S2瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)C．先閉合S1，后閉合S2瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)D．S1、S2閉合后，在斷開S1瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)圖4－1－10第32頁解析：選AD.回路A中有電源，當(dāng)S1閉合后，回路中有電流，在回路周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，回路B中有磁通量．在S1閉合或斷開瞬間，回路A中電流從無到有或從有到無，電流周圍磁場(chǎng)發(fā)生改變，從而使穿過回路B磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)若S2是閉合，則回路B中有感應(yīng)電流，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，所以選項(xiàng)A、D正確.第33頁熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展“雙棒”切割問題初探雙金屬棒與電路其它部分組成閉合電路，在兩個(gè)棒都做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合電路中磁通量是否改變、是否有感應(yīng)電流，依據(jù)回路有效面積是否改變判斷即可．第34頁[經(jīng)典案例]

如圖4－1－11所表示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條平行金屬導(dǎo)軌，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng)金屬棒ab、cd，與導(dǎo)軌接觸良好．這兩條金屬棒ab、cd運(yùn)動(dòng)速度分別是v1、v2，且井字形回路中有感