磁生電的探究

磁生電的探究選修3-2第一章復(fù)習(xí)磁通量2、定義：面積為S，垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，則B與S乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量，用Φ表示。

1．文字?jǐn)⑹觯捍┻^(guò)磁場(chǎng)某一面積的磁感線條數(shù)，叫做穿過(guò)該面積的磁通量韋伯（Wb）1Wb=1T·m2

4．說(shuō)明：(1)磁通量就是表示穿過(guò)這個(gè)面的凈磁感線條數(shù)。(2)磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)。3．單位φ=BSφ=BScosθ,θ為平面與垂直磁場(chǎng)方向平面的夾角。若θ為平面與磁場(chǎng)方向的夾角，表達(dá)式又如何？公式：

公式：Φ=B·S

注：要求B與面積S要垂直。Φ=B·Ssinθ（θ為平面與磁場(chǎng)方向的夾角φ=BScosθ(θ為平面與垂直磁場(chǎng)方向的夾角)不垂直時(shí)：5.引起磁通量變化的因素：Φ=B·S·cosθ(1）B發(fā)生變化；（2）S發(fā)生變化；（3）B與S的夾角發(fā)生變化。(3)磁通量有大小，有正負(fù)，但磁通量是一個(gè)標(biāo)量，遵從代數(shù)運(yùn)算法則dθbcaB電磁提出問(wèn)題奧斯特實(shí)驗(yàn)生一、電磁感應(yīng)的探索歷程菲涅耳亨利安培科拉頓法拉第菲涅耳（A.J.Fresnel，1788—1827，法國(guó)物理學(xué)家）的貢獻(xiàn)：在奧斯特公布他的發(fā)現(xiàn)不久，菲涅耳就宣稱他把磁鐵放在螺旋線圈里，能夠成功地由磁產(chǎn)生出電。但是當(dāng)其他科學(xué)家按照這樣做時(shí)，卻沒(méi)能產(chǎn)生出電，但是菲涅耳的這一發(fā)現(xiàn)卻啟發(fā)了安培于1821年著手于這一方面的探索。

安培（A.M.Ampere,1775—1836），法國(guó)學(xué)家安培設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他將一個(gè)多匝線圈固定在豎直平面上，在這個(gè)線圈的內(nèi)部的同一豎直平面懸掛一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合線圈。他設(shè)想，當(dāng)固定線圈中通以強(qiáng)電流時(shí)，懸掛的閉合線圈中也會(huì)產(chǎn)生某種電流而出現(xiàn)磁性；這時(shí)如果用一個(gè)強(qiáng)磁鐵接近它，就會(huì)使中間的可動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。由于他只是在穩(wěn)態(tài)情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以未能探測(cè)到這種現(xiàn)象。

科拉頓（D.Colladen，1802—1892）：瑞士物理學(xué)家科拉頓將一塊磁鐵在線圈中移動(dòng)，試圖在螺線管中產(chǎn)生出電流。為避免磁鐵對(duì)電流計(jì)的指針產(chǎn)生影響，他用一根很長(zhǎng)的導(dǎo)線把螺線管和電流計(jì)連接起來(lái)，并把電流計(jì)放在隔壁的房間里。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他將磁鐵分別插入和拔出螺線管，然后再跑到隔壁房間觀察電流計(jì)的擺動(dòng)情況。但不管他跑的多快，始終沒(méi)有看到電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)。亨利（J.Henry,1797—1878）美國(guó)科學(xué)家亨利于1830年暑期，在研究繞有不同長(zhǎng)度導(dǎo)線的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時(shí)，把一個(gè)線圈與電流計(jì)相連，當(dāng)線圈放在蹄形電磁鐵的兩極之間，當(dāng)他給電磁鐵通電時(shí)，電流計(jì)指針出現(xiàn)了擺動(dòng)，斷開電源時(shí)，電流計(jì)指針向相反方向擺動(dòng)。由于新學(xué)期開學(xué)，他不得不停止了這一研究，因而錯(cuò)過(guò)了發(fā)表這一成果的時(shí)機(jī)，被譽(yù)為離發(fā)現(xiàn)“磁生電”現(xiàn)象只有一步之遙的人。法拉第（M.Farad1791—1867）英國(guó)物理學(xué)家法拉第自1821年就開始了磁生電的研究，他用強(qiáng)磁鐵靠近閉合線圈，想在閉合線圈中產(chǎn)生出電流，均遭到失敗，但他毫不氣餒，仍然堅(jiān)定地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，終于于1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象。

提出問(wèn)題1.什么情況下磁能生電？猜想或假設(shè)2.要使磁生電需哪些器材？(1)電源——(2)導(dǎo)線和開關(guān)——(3)小磁針——產(chǎn)生電流；檢驗(yàn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生電生磁產(chǎn)生磁場(chǎng)形成閉合電路檢驗(yàn)電流的產(chǎn)生逆向思維磁鐵導(dǎo)線和開關(guān)靈敏電流計(jì)形成閉合電路；G－＋+

N

S實(shí)驗(yàn)一：探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流平行運(yùn)動(dòng)切割運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作電流表指針（是否偏轉(zhuǎn)）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（有無(wú)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)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)無(wú)有無(wú)G－＋+N極插入N極抽出S極插入S極抽出實(shí)驗(yàn)二：探究磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流SNSN實(shí)驗(yàn)操作電流表指針（是否偏轉(zhuǎn)）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（有無(wú)電流）N極插入線圈N極停在線圈中N極從線圈中抽出S極插入線圈S極停在線圈中S極從線圈中抽出不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)有有有有無(wú)無(wú)G－＋+實(shí)驗(yàn)三：模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)+-實(shí)驗(yàn)操作電流表指針(是否偏轉(zhuǎn)）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（線圈B中有無(wú)電流）開關(guān)閉合瞬間開關(guān)斷開瞬間開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)開關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片開關(guān)閉合瞬間開關(guān)斷開瞬間開關(guān)閉合，迅速移動(dòng)滑片復(fù)原再做偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)有有有無(wú)探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件

通過(guò)以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)，我們能否尋找它們之間的共同之處，并從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件?

通過(guò)以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)可以利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流。利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流?？偨Y(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件分析論證實(shí)驗(yàn)操作有無(wú)電流閉合電路包圍的面積在磁場(chǎng)中（是否變化）磁通量（是否變化）導(dǎo)體棒靜止無(wú)導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)無(wú)導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)有不變改變不變改變不變不變實(shí)驗(yàn)操作有無(wú)電流磁場(chǎng)(是否變化）磁通量（是否變化）N極插入線圈有N極停在線圈中無(wú)N極從線圈中抽出有S極插入線圈有S極停在線圈中無(wú)S極從線圈中抽出有分析論證增強(qiáng)增強(qiáng)減弱減弱變大變大變小變小不變不變不變不變分析論證實(shí)驗(yàn)操作有無(wú)電流磁場(chǎng)（是否變化)磁通量（是否變化）開關(guān)閉合瞬間有開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)無(wú)開關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片有改變改變改變改變改變改變不變不變感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：⑵穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化.⑴電路要閉合;實(shí)驗(yàn)一、導(dǎo)體切割磁感線

實(shí)質(zhì)：改變了閉合電路在磁場(chǎng)中的面積實(shí)驗(yàn)二、磁鐵插入或拔出

實(shí)質(zhì)：改變了閉合電路中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)三、開關(guān)閉合或斷開，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)

實(shí)質(zhì)：改變了閉合電路中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱一、試判斷下述說(shuō)法的正確性：1．當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生。()2．當(dāng)線圈中的磁通量很大時(shí)，就有感應(yīng)電流。

()3．線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，是因?yàn)榫€圈中沒(méi)有磁場(chǎng)()4．當(dāng)閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。()二、矩形線圈ABCD位于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線附近，線圈與導(dǎo)線在同一個(gè)平面內(nèi)，線圈的兩個(gè)邊與導(dǎo)線平行。在這個(gè)平面內(nèi)，線圈遠(yuǎn)離導(dǎo)線移動(dòng)時(shí)，線圈中有沒(méi)有感應(yīng)電流？線圈和導(dǎo)線都不動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中的電流I逐漸增大或減小時(shí)，線圈中有沒(méi)有感應(yīng)電流？為什么？（注意：長(zhǎng)直導(dǎo)線中電流越大，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)；離長(zhǎng)直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，它的磁場(chǎng)越弱。）閉合回路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)就一定有感應(yīng)電流嗎？思考φ↑φ↑φ↓φ↑結(jié)論1:磁通量變化均產(chǎn)生電流φ↓3、一個(gè)200匝、面積為20cm2的線圈放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，在此過(guò)程中磁通量變化了多少？解析：當(dāng)磁場(chǎng)為0.1T時(shí)的磁通量為：Φ1＝B