新教材粵教版高中物理學(xué)案第6章第3節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第4節(jié)電磁波及其應(yīng)用

第三節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第四節(jié)電磁波及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.[科學(xué)探究]通過觀察演示實驗，歸納、概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。2.[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]了解電磁感應(yīng)的應(yīng)用。3.[科學(xué)探究]了解麥克斯韋電磁場理論，觀察演示實驗了解電磁波的形成和傳播。4.[物理觀念]了解電磁場的物質(zhì)性。5.[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]了解電視廣播、電視、雷達的工作原理。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1．電磁感應(yīng)法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。2．發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義(1)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。(2)使人們找到了磁生電的條件，開辟了人類的電氣化時代。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1．探究導(dǎo)體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流(如圖所示)：實驗操作實驗現(xiàn)象(有無電流)實驗結(jié)論導(dǎo)體棒平行磁感線運動無閉合回路包圍的面積變化時，回路中有感應(yīng)電流；包圍的面積不變時，回路中無感應(yīng)電流導(dǎo)體棒切割磁感線運動有2.探究磁鐵在通電螺線管中運動是否產(chǎn)生電流(如圖所示)：實驗操作實驗現(xiàn)象(有無電流)實驗結(jié)論N(或S)極插入線圈有線圈中的磁場變化時，線圈中有感應(yīng)電流；線圈中的磁場不變時，線圈中無感應(yīng)電流N(或S)極停在線圈中無N(或S)極從線圈中抽出有3.模擬法拉第的實驗(如圖所示)：實驗操作實驗現(xiàn)象(線圈B中有無電流)實驗結(jié)論開關(guān)閉合瞬間有線圈B中磁場變化時，線圈B中有感應(yīng)電流；線圈B中磁場不變時，線圈B中無感應(yīng)電流開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)保持閉合，滑動變阻器滑片不動無開關(guān)保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑片有4.感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。三、電磁感應(yīng)的應(yīng)用1．汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)(1)ABS系統(tǒng)的作用：為了防止汽車緊急制動時，因車輪被抱死，從而發(fā)生側(cè)滑。(2)ABS系統(tǒng)的組成：由輪速傳感器、電子控制模塊和電磁閥組成。其中輪速傳感器是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象測量車輪轉(zhuǎn)速的。2．無線充電技術(shù)：又稱為非接觸式感應(yīng)充電，是利用供電設(shè)備直接將電能傳送給用電器的技術(shù)。具有安全、耐用、方便等特點，還可應(yīng)用于生物醫(yī)療。四、電磁場與電磁波英國物理學(xué)家麥克斯韋在研究了法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，提出了電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，稱為電磁場。變化的電磁場在空間中的傳播形成了電磁波。五、電磁場的物質(zhì)性1．電磁場可以使電荷移動，即可以對電荷做功，這說明電磁場具有能量。2．俄國物理學(xué)家列別捷夫測量出光對被照射物體有壓力，用實驗證明了由電磁場理論預(yù)言的光壓。這表明電磁場具有與其他物質(zhì)相互作用的屬性。3．電磁場雖然沒有靜止質(zhì)量，但愛因斯坦提出的質(zhì)能關(guān)系，揭示出電磁場具有能量而具有運動質(zhì)量。光壓現(xiàn)象也說明了磁場是有質(zhì)量的，因為有質(zhì)量的物質(zhì)才能對其他物體表現(xiàn)出壓力作用。六、電磁波的技術(shù)應(yīng)用1．電視廣播：利用電磁波將電視信號先傳送給地球同步衛(wèi)星，然后由通信衛(wèi)星將信號轉(zhuǎn)發(fā)回地面，大大增加了信號的覆蓋面積。2．雷達：雷達是利用電磁波進行測距、定位的儀器，主要由發(fā)射機、接收機和顯示器等部分組成。3．移動：無線、無線對講機、移動均是通過電磁波實現(xiàn)信號的發(fā)射與接收的。每臺都是一個小型電磁波發(fā)射臺，將用戶的聲音或數(shù)字信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號發(fā)射到空中，同時它又相當(dāng)于一個收音機，捕捉空中的電磁波，使用戶接收到對方發(fā)射來的信息。1．正誤判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)有電流即生磁場。 (√)(2)雷達用的是中波波段的無線電波。 (×)(3)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (√)(4)移動是利用無線電波進行通信的。 (√)(5)線框不閉合，即使穿過線框的磁通量變化，線框中也沒有感應(yīng)電流。 (√)2．關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，下列說法中正確的是()A．只要閉合電路在磁場中運動，閉合電路中就一定有感應(yīng)電流B．只要閉合電路中有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流C．只要導(dǎo)體做切割磁感線運動，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生D．只要穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流D[只有穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，才會產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確。]3．是現(xiàn)代人們最常用的通信工具之一，間通話和收發(fā)信息是利用()A．電磁波傳送 B．超聲波傳送C．光纖傳送 D．空氣傳送A[相當(dāng)于一個小型電磁波發(fā)射臺，又相當(dāng)于一個接收臺，捕捉空中的電磁波，使用戶接收到對方送來的信息。選項A正確。]產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件及方法如圖所示，有一個導(dǎo)體框，導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)體框上移動，導(dǎo)體框平面與勻強磁場方向垂直。當(dāng)導(dǎo)體棒ab向右運動時，閉合回路中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生？當(dāng)導(dǎo)體棒ab相對導(dǎo)體框靜止，整體向右移動時，回路中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生？提示：穿過回路的面積變化，磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生。此時穿過回路中的磁通量沒有變化，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。1．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，無論是閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動，還是穿過回路的磁場或回路的面積發(fā)生變化，都會引起穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，在回路中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。其條件可以歸納為兩個：一是電路本身必須閉合，二是穿過回路本身的磁通量發(fā)生變化。主要體現(xiàn)在“變化”上，回路中有沒有磁通量穿過不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，如果穿過回路的磁通量很大但無變化，那么無論多么大，都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法(1)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動如圖甲所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運動時，線路中有電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線運動時，線路中無電流產(chǎn)生。甲乙(2)磁鐵在線圈中運動如圖乙所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產(chǎn)生，但磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中無電流產(chǎn)生。(3)改變螺線管AB中的電流如圖丙所示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動，當(dāng)開關(guān)S接通或斷開時，電流表中有電流通過；若開關(guān)S一直接通，當(dāng)改變滑動變阻器的阻值時，電流表中也有電流通過。丙【例1】如圖所示，矩形線框在磁場中做各種運動，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()ABCDB[感應(yīng)電流產(chǎn)生條件為：①磁通量發(fā)生變化；②閉合回路。A、C、D中穿過矩形線框的磁通量都不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流。]判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法(1)看回路是否閉合，只有在電路閉合時才有可能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)確定磁場方向與回路平面之間的方向關(guān)系，即磁場方向與回路平面垂直、平行或成一角度。(3)判斷穿過回路的磁感線的條數(shù)是否發(fā)生變化，如果變化則產(chǎn)生感應(yīng)電流，否則不產(chǎn)生感應(yīng)電流。eq\o([跟進訓(xùn)練])1．如圖所示，線圈兩端接在電流表上組成閉合電路。在下列情況中，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()A．線圈不動，磁鐵插入線圈B．線圈不動，磁鐵從線圈中拔出C．磁鐵不動，線圈上、下移動D．磁鐵插在線圈內(nèi)不動D[產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，線圈和電流表已經(jīng)組成閉合回路，只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針就偏轉(zhuǎn)。在選項A、B、C三種情況下，線圈和磁鐵發(fā)生相對運動，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；而當(dāng)磁鐵插在線圈中不動時，線圈中雖然有磁通量，但磁通量不變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。]對麥克斯韋電磁場理論及電磁波的理解據(jù)悉一架從斯洛文尼亞飛往薩拉熱窩的飛機突然警報長鳴，不得不緊急迫降，調(diào)查者們在行李艙里發(fā)現(xiàn)了一個處于開機狀態(tài)的。為什么我們在乘坐飛機時，空姐都會提醒我們要關(guān)閉呢？提示：每個處于工作狀態(tài)的都是一個無線電臺，它將用戶的聲音轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電信號發(fā)射到空中，而飛機也是靠電磁波導(dǎo)航的，所以在飛機上使用，就會干擾正常的電磁波導(dǎo)航信號，影響飛機的正常飛行。1．麥克斯韋電磁場理論2．電磁場如果在空間某處產(chǎn)生了周期性變化的電場，就會在周圍空間引起周期性變化的磁場，而這個周期性變化的磁場又在較遠的空間引起新的周期性變化的電場。變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系，形成了一個不可分割的統(tǒng)一體——電磁場。麥克斯韋電磁場理論中的“均勻變化”指的是在相等的時間內(nèi)磁感應(yīng)強度或電場強度的變化量相同；“振蕩”是指周期性變化并且變化是不均勻的。3．電磁波(1)在真空中電磁波的傳播速度等于光速，光是一種電磁波。(2)電磁場中以電場和磁場的形式貯存著能量——電磁能。電磁波的傳播過程就是能量傳遞的過程?！纠?】(多選)按照麥克斯韋電磁場理論，以下說法中正確的是()A．恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場C．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場BD[對此理論全面正確的理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化磁場，也可以產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似，故正確答案為B、D。]均勻變化的電場磁場產(chǎn)生恒定的磁場電場，不均勻變化的電場磁場產(chǎn)生變化的磁場電場，周期性變化的電場磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場電場。eq\o([跟進訓(xùn)練])2．(多選)關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是()A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場C．變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場AB[變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時，回路中有電流。若無閉合回路，電場仍然存在，A正確；若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，B對，C、D錯。]1．下列情況中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()甲乙丙A．在甲圖中導(dǎo)體AB在垂直于磁感線方向運動B．在乙圖中，條形磁鐵插入和離開磁場的過程C．在乙圖中，磁鐵靜止在線圈中D．在丙圖中，打開和閉合開關(guān)的時候C[在甲圖中導(dǎo)體AB在垂直于磁感線方向運動，切割磁感線，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，不符合題意，故A錯誤；在乙圖中，條形磁鐵插入和離開磁場的過程，磁通量變化，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，不符合題意，故B錯誤；在乙圖中，磁鐵靜止在線圈中，磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，符合題意，故C正確；在丙圖中，打開和閉合開關(guān)的時候，電流變化導(dǎo)致電流產(chǎn)生的磁場變化，從而副線圈中的磁通量變化，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，不符合題意，故D錯誤。]2．如圖甲所示為法拉第在研究電磁感應(yīng)時用過的線圈，其工作原理如圖乙所示，則實驗中不會使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()甲乙A．保持開關(guān)閉合 B．開關(guān)閉合瞬間C．開關(guān)斷開瞬間 D．移動變阻器滑片A[開關(guān)閉合狀態(tài)下，線圈中電流恒定，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流，電流表指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A正確；當(dāng)開關(guān)接通的瞬間、開關(guān)斷開的瞬間或者移動變阻器滑片時，線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B、C、D錯誤。]3．在下列裝置中，既能發(fā)射又能接收電磁波的是()A．收音機 B．移動C．固定 D．電視機B[收音機和電視機只能接收電磁波，固定接收和發(fā)送的是電流信號，只有移動可發(fā)射和接收電磁波。]4．(多選)在飛機上使用下列哪些物品會干擾飛機的通訊系統(tǒng)()A． B．MP3C．手提電腦 D．單放機AC[飛機通訊系統(tǒng)依靠電磁波來工作，所以、手提電腦在使用時，也會輻射較強的電磁波，所以A、C不可用。]5．如圖為“探究感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系”的實