物理人教版選修3-2課堂探究第四章第一二節(jié)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件

課堂探究探究一對(duì)磁通量概念的理解·問(wèn)題導(dǎo)引·如圖甲，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中水平放置一圓環(huán)，現(xiàn)使圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)到豎直方向，如圖乙所示，繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)到水平位置，如圖丙所示。(1)圓環(huán)在甲、乙、丙三個(gè)位置時(shí)的磁通量分別是多少？(2)從甲到乙、乙到丙、甲到丙的過(guò)程磁通量的變化量分別是多少？提示：(1)磁通量分別為BS、0、－BS。(2)磁通量的變化量分別為BS、BS、2BS?！っ麕熅v·1．磁通量的計(jì)算(1)B與S垂直時(shí)：Φ＝BS，B指勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線(xiàn)圈的面積。如圖a。(2)B與S不垂直時(shí)：Φ＝BS⊥＝B⊥S。S⊥為線(xiàn)圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積，B⊥為B在垂直于S方向上的分量。如圖b。(3)某線(xiàn)圈所圍面積內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)時(shí)分別計(jì)算不同方向的磁場(chǎng)的磁通量，然后規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和。如圖c。【例題1】如圖所示，a、b、c三個(gè)閉合線(xiàn)圈放在同一平面內(nèi)，當(dāng)線(xiàn)圈a中有電流I通過(guò)時(shí)，穿過(guò)它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc，下列說(shuō)法中正確的是()A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞ΦcC．Φa＜Φc＜Φb D．Φa＞Φc＞Φb點(diǎn)撥：某一平面內(nèi)存在雙向磁場(chǎng)時(shí)，穿過(guò)此平面的磁通量表示為合磁通量的大小。解析：當(dāng)a中有電流通過(guò)時(shí)，穿過(guò)a、b、c三個(gè)閉合線(xiàn)圈的向里的磁感線(xiàn)條數(shù)一樣多，向外的磁感線(xiàn)的條數(shù)c最多，其次是b，a中沒(méi)有向外的磁感線(xiàn)，因此，根據(jù)合磁通量的計(jì)算，應(yīng)該是Φa＞Φb＞Φc。答案：B題后反思磁通量盡管是標(biāo)量，但它有方向，若穿過(guò)某一平面的磁感線(xiàn)有兩個(gè)方向，則穿過(guò)這一面積的磁通量應(yīng)為抵消后的合磁通量。2．磁通量的變化磁通量的變化：大致可分為以下幾種情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，閉合電路的面積S發(fā)生變化。如圖a。(2)閉合電路的面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。如圖b。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和閉合電路的面積S都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化。如圖c。3．正確理解磁通量的標(biāo)量性磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)表示與規(guī)定的方向相同或相反。穿過(guò)某一面的磁通量等于各部分磁通量的代數(shù)和。【例題2】有一個(gè)100匝的線(xiàn)圈，其橫截面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.20m的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直。若將這個(gè)線(xiàn)圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長(zhǎng)不變)，則在這一過(guò)程中穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量改變了多少？解析：線(xiàn)圈橫截面為正方形時(shí)的面積：S1＝L2＝(0.20)2m2×10－2m2。穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量：Φ1＝BS1××10－2×10－2Wb。截面形狀為圓形時(shí)，其半徑r＝＝。截面積大小S2＝π()2＝m2。穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量：Φ2＝BS2××10－2Wb。所以，磁通量的變化：ΔΦ＝Φ2－Φ1×10－2×10－2×10－3Wb。答案：×10－3Wb題后反思磁通量Φ＝BS的計(jì)算有幾點(diǎn)要注意：(1)S是指閉合回路中包含磁場(chǎng)的那部分的有效面積。(2)磁通量與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，也就是磁通量大小不受線(xiàn)圈匝數(shù)的影響。同理，磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線(xiàn)圈匝數(shù)的影響。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ時(shí)，不必去考慮線(xiàn)圈匝數(shù)n。探究二感應(yīng)電流有無(wú)的判斷·問(wèn)題導(dǎo)引·1825年，瑞士科學(xué)家科拉頓用條形磁鐵在線(xiàn)圈中進(jìn)行插進(jìn)和抽出的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了排除磁鐵對(duì)電流表的影響，把電流表和線(xiàn)圈分別放在兩個(gè)房間里，如圖所示。他在兩個(gè)房間跑來(lái)跑去，沒(méi)有觀察到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。是不是沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？提示：產(chǎn)生了感應(yīng)電流，但只發(fā)生在插進(jìn)和抽出的瞬間，時(shí)間太短?！っ麕熅v·1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)電路為閉合電路。(2)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化。注意：(1)(2)兩條必須同時(shí)滿(mǎn)足，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。2．判斷感應(yīng)電流有無(wú)的方法(1)明確電路是否為閉合電路。(2)判斷穿過(guò)回路的磁通量是否發(fā)生變化。穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾種情況：Φ變化的四種情況B不變、S變例：閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)B變、S不變例：線(xiàn)圈與條形磁鐵發(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變化B和S大小都不變，但二者之間的夾角變例：線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)【例題3】如圖所示，在正方形線(xiàn)圈的內(nèi)部有一條形磁鐵，線(xiàn)圈與磁鐵在同一平面內(nèi)，兩者有共同的中心軸線(xiàn)OO′，關(guān)于線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的下列說(shuō)法中，正確的是()A．當(dāng)磁鐵向紙面外平移時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B．當(dāng)磁鐵向上平移時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流C．當(dāng)磁鐵向下平移時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流D．當(dāng)磁鐵N極向紙外、S極向紙里繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：由條形磁鐵周?chē)鸥芯€(xiàn)的分布特點(diǎn)可知，當(dāng)磁鐵平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)正方形線(xiàn)圈的磁通量始終為零不發(fā)生變化，故線(xiàn)圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A、B、C錯(cuò)；當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)正方形線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，D對(duì)。答案：D題后反思本題應(yīng)充分利用磁感線(xiàn)的條數(shù)與