人教版高中物理必修第三冊第十三章電磁感應與電磁波初步13-3電磁感應現象及應用課件

第十三章電磁感應與電磁波初步學習目標1.通過介紹科學家對“電生磁”和“磁生電”的研究,了解電磁感應現象發(fā)現的歷史過程,認識發(fā)現電磁感應現象對推動電磁學理論和電磁技術發(fā)展的重大意義,體會科學家探索自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學方法.2.通過實驗知道磁場變化能使閉合回路中產生感應電流,知道這種現象叫電磁感應現象,了解產生感應電流的條件,體會實驗觀察能力與邏輯思維能力在實驗探究中的重要作用.3.通過查閱資料等活動,知道電磁感應現象在生產、生活中的廣泛應用,體會科學、技術對人類文明的推動作用.3電磁感應現象及應用知識點一劃時代的發(fā)現1.法拉第發(fā)現了磁生電現象.如圖所示的電路,開關始終處于閉合狀態(tài)時,B線圈中

(選填“有”或“無”)電流產生,開關閉合或斷開的瞬間,B線圈中

(選填“有”或“無”)電流產生.法拉第把這種“磁生電”的現象定名為

,產生的電流叫作

.無有電磁感應感應電流2.電流的磁效應與電磁感應有什么區(qū)別?答案:電流的磁效應是指電流周圍產生磁場,即“電生磁”.電磁感應是利用磁場產生感應電流,即“磁生電”.“電生磁”和“磁生電”是兩種因果關系相反的現象.知識點二產生感應電流的條件1.閉合電路的部分導體切割磁感線.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時,電路中會產生感應電流,如圖甲所示.(1)金屬棒AB靜止或沿著磁感線運動時,電路中有感應電流產生嗎?答案:沒有感應電流產生.甲(2)金屬棒AB切割磁感線時,簡化示意圖如圖乙所示.AB切割磁感線時,閉合回路中產生了感應電流,磁場沒有變化,閉合回路ABCD的面積發(fā)生了變化.與磁場相關的哪個物理量發(fā)生了變化呢?答案:穿過閉合回路的磁通量發(fā)生了變化.2.產生感應電流的條件.當穿過

回路的

發(fā)生變化時,

回路中就產生感應電流.閉合導體磁通量閉合導體乙知識點三電磁感應現象的應用生產、生活中廣泛使用的

、

等是根據電磁感應制造的.變壓器電磁爐小試身手判斷下列說法的正誤并和同學交流(正確的打“√”,錯誤的打“×”).1.奧斯特發(fā)現了電流的磁效應,法拉第發(fā)現了電磁感應.(

)2.穿過閉合回路的磁通量只與磁場的強弱有關.(

)3.只要閉合回路內有磁通量,閉合回路中就有感應電流.(

)4.線框不閉合,即使穿過線框的磁通量變化,線框中也沒有感應電流.(

)5.導體棒切割磁感線不一定產生感應電流,但若垂直切割,則一定產生感應電流.(

)6.不論用什么方法,只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就有電流產生.(

)√××√×√探究一磁通量的變化問題情境1.圖甲中,導體棒向右運動;圖乙中,條形磁體插入線圈;圖丙中,矩形線圈繞OO'轉動(小于90°).甲乙丙(2)以圖乙為例,還有什么方法可以改變穿過線圈的磁通量?答案:磁體向上移動、向左右移動、向前后移動均可以使穿過線圈的磁通量變化;磁體不動,線圈繞任一直徑轉動等也可以使穿過線圈的磁通量變化.(1)三幅圖中,穿過閉合回路的磁通量是否變化?是如何變化的?答案:圖甲中,導體棒向右移動,閉合回路的面積減小,穿過閉合回路的磁通量減小;圖乙中,磁體靠近線圈時,線圈所在位置的磁場增強,穿過閉合回路的磁通量增大;圖丙中,線圈轉動(小于90°),穿過閉合回路的磁通量減小.(1)若開關S一直接通,有無磁感線穿過線圈C?若有,穿過線圈C的磁通量是否變化?答案:有磁感線穿過線圈C,但是穿過線圈C的磁通量不變化.2.如圖所示,線圈A、電源、滑動變阻器、開關組成閉合回路;線圈C與電流表組成閉合回路,線圈A與C很近.答案:滑動變阻器接入電路的阻值變化,線圈A中的電流變化,其產生的磁場變化,穿過線圈C的磁通量變化;開關S由斷開改為閉合、開關S由閉合改為斷開、線圈A遠離線圈C也可以使穿過線圈C的磁通量發(fā)生變化.(2)當開關S接通時,改變滑動變阻器接入電路的阻值,穿過線圈C的磁通量是否變化?還有哪些方式可以改變穿過線圈C的磁通量?過程建構引起閉合回路磁通量變化的原因:(1)磁感應強度B不變,有效面積S發(fā)生變化.(2)有效面積S不變,磁感應強度B發(fā)生變化.(3)磁感應強度B和有效面積S都變化.【典例1】(多選)如圖所示,豎直放置的長直導線通有恒定電流,有一矩形線框與導線在同一平面內,在下列情況中,穿過線框的磁通量發(fā)生變化的是(

)A.導線中電流變大B.線框向右平動C.線框向下平動D.線框以ab邊為軸轉動E.線框以直導線為軸轉動解析:選項A中,I增大時引起導線周圍的磁場增強,穿過線框的磁通量增大,選項A正確.選項B中,距離直導線越遠,磁感線分布越疏,因此線框向右平動時,穿過線框的磁通量變小,選項B正確.選項D中,線框以ab邊為軸轉動,有效面積S變化,穿過線框的磁通量變化,選項D正確.答案:ABD探究二產生感應電流的條件問題情境1.實驗裝置如圖所示,觀察導體棒運動時閉合導體回路中是否有電流產生,將觀察到的現象填入表格.導體棒的狀態(tài)回路中是否有電流導體棒靜止導體棒平行磁感線運動導體棒切割磁感線運動答案:沒有沒有有2.實驗裝置如圖所示,觀察磁體在螺線管中運動或靜止時回路中是否有電流產生,將觀察到的現象填入表格.磁體的狀態(tài)回路中是否有電流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

答案:有沒有有有沒有有3.實驗裝置如圖所示,觀察下面幾種情況下線圈B中是否有電流產生,將觀察到的現象填入表格.答案:有有沒有有開關和滑動變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開關閉合瞬間

開關斷開瞬間

開關閉合時,滑動變阻器滑片不動

開關閉合時,迅速移動滑動變阻器的滑片

4.利用“3”中的實驗裝置進行實驗,當開關處于斷開狀態(tài)時,迅速移動滑動變阻器的滑片或將線圈A快速插入(或拔出)線圈B,線圈B中是否有電流?為什么?答案:沒有電流.通過對比“2”的操作過程及現象,此時線圈A所在的電路處于斷開狀態(tài),因此,線圈B所在的電路沒有產生感應電流.5.請你根據實驗現象總結,什么情況下閉合導體回路中產生感應電流.答案:當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導體回路中就產生感應電流.過程建構是否產生感應電流,主要體現在“磁通量變化”上,有沒有磁感線穿過閉合導體回路不是產生感應電流的條件,如果穿過回路的磁通量很大但不變化,那么無論磁通量多么大,都不會產生感應電流.【典例2】(多選)下圖中能產生感應電流的是(

)A.磁體靠近彎曲的導線B.導體棒在金屬導軌上沿相反方向運動C.通入增大的電流(水平直導線在水平導體圓環(huán)的正上方)D.導體框向右平動答案:BD解析:選項A中,回路沒有閉合,無感應電流產生;選項B中,閉合回路面積增大,通過閉合導體回路的磁通量增大,有感應電流產生;選項C中,穿過導體環(huán)的磁感線相互抵消,磁通量恒為0,無感應電流產生;選項D中,穿過閉合導體回路的磁通量減小,有感應電流產生.綜上所述,選項B、D正確.課堂評價答案:D1.首先發(fā)現電流的磁效應和電磁感應的物理學家分別是(

)A.安培和法拉第B.法拉第和楞次C.奧斯特和安培D.奧斯特和法拉第答案:ACD2.(多選)如圖所示,圓形線圈在勻強磁場中所做的各種運動中,不能產生感應電流的有(

)ABCD3.如圖所示,當車輛駛入或駛出圓形區(qū)域時,車輛會改變區(qū)域內通電線圈中的磁場,通過傳感器電路將磁場的變化轉換為交通燈的控制信號.車輛駛入圖中圓形區(qū)域時,車輛引起磁場變化的原因最類似于 ()A.減小通電線圈的面積B.加大通電線圈的壓力C.將鐵芯放入通電線圈D.增加通電線圈的匝數答案:C解析:車輛駛入題圖中圓形區(qū)域時,車輛上大部分是金屬,車輛通過通電線圈中的磁場時,在車輛上產生電磁感應現象,即產生感應電流,感應電流的磁場引起通電線圈中的磁場變化,此過程最類似于將鐵芯放入通電線圈,鐵芯的磁通量變化,在鐵芯上會產生感應電流,從而改變通電線圈中的磁場.故選項C正確.4.(多選)如圖所示,在勻強磁場中有兩條平行的金屬導軌,磁場方向與導軌平面垂直;導軌上有兩條可沿導軌移動的導體棒A、C.若導體棒的運動速度大小分別為v1、v2.下列四種情況,回路中產生感應電流的是(

)A.v1>v2,且方向相反

B.v1<v2,且方向相同C.v1=v2,且方向相反

D.v1=v2,且方向相同答案:ABC解析:導軌位于勻強磁場中,只要回路的面積發(fā)生變化,穿過回路的磁通量就發(fā)生變化,回路中就有感應電流產生.只有當兩導體棒同向運動,且速度大小相等時,回路面積才不變,回路中沒有感應電流.選項A、B、C正確.模型建構——產生感應電流的常見類型1.切割磁感線類:閉合回路的一部分導體切割磁感線時,閉合回路中產生電流(見圖甲).2.磁體與線圈相對運動類:磁體插入和拔出線圈時,回路中產生電流(見圖乙).3.電流變化類:如圖丙所示,當開關S閉合或斷開時,線圈B中產生電流;開關閉合,滑動變阻器滑片向上或向下滑時,回路B中產生電流.甲乙丙【典例】如圖所示,在勻強磁場中的U形導軌上,有兩根等長的平行導體棒AB和CD,它們以相同的速度v