高中物理 1.1-1.2 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件學(xué)案 教科版選修3-2

1、電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)柔道電流生成條件指定學(xué)習(xí)目標(biāo)位置 1?？梢岳斫怆姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象是什么。2 .能記住產(chǎn)生柔道電流的條件。3 .使用線圈和通用磁鐵做簡單的實驗。4 .可以說磁通量變化的意義。5。利用電磁感應(yīng)生成條件解決實際問題。1.磁通量計算公式=BS的應(yīng)用條件是均勻磁場，磁感應(yīng)線垂直于平面。在均勻磁場B中，如果磁感應(yīng)線與平面不垂直，則公式=BS中的S必須是與磁場垂直的平面的投影面積。2.磁通量標(biāo)量，但有正負(fù)之分。通常，如果磁感應(yīng)線從線圈正面進(jìn)入，則成為線圈的磁通量“”；如果磁感應(yīng)線從線圈的另一側(cè)進(jìn)入，則線圈的磁通量為“-”。3.=如bs所示，磁通量變化有三種茄子情況。(1)磁柔道強度b保持不變，有效面積

2、s發(fā)生變化；(2)磁柔道強度b的變化，有效面積s不變。(3)磁柔道強度b和有效面積s同時變化。一、奧斯特實驗的啟示1820年，在奧斯特實驗中發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，根據(jù)對稱性的想法，很多物理學(xué)家提出，有反作用，即磁發(fā)電，因為傳記能量產(chǎn)生磁？二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。他將“自生電”現(xiàn)象分為五個茄子類別：(1)變化的電流；(2)不斷變化的磁場；(3)運動的恒定電流；(4)運動的磁鐵；(5)運動的導(dǎo)火線。三、對電磁感應(yīng)法發(fā)現(xiàn)和社會發(fā)展的意義1.電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)明發(fā)電機，把機械能能量轉(zhuǎn)換成電能；人們發(fā)明了變壓器，解決了遠(yuǎn)距離電力傳輸中的大量能源損失問題。人們

3、制造出了簡單結(jié)構(gòu)的柔道電動機，相反地，把電轉(zhuǎn)換成了機械能。2.法拉第在研究電磁感應(yīng)等電磁現(xiàn)象的同時，從自身存在的空間分布逐漸凝聚了“張”的科學(xué)創(chuàng)新思想。在此基礎(chǔ)上，麥斯威爾建立了電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在。四、柔道電流生成條件通過閉合電路的磁通量牙齒發(fā)生變化時，牙齒閉合電路會產(chǎn)生感應(yīng)電流。一、磁通量及其變化問題設(shè)計如圖1所示，幀的面積為S，均勻磁場的磁感應(yīng)強度為B?？荚嚕簣D1(1)當(dāng)框架平面垂直于磁感應(yīng)強度B時，通過框架平面的磁通量數(shù)是多少？(2)幀圍繞OO 旋轉(zhuǎn)60度時，通過幀平面的磁通量數(shù)是多少？(3)在圖位置旋轉(zhuǎn)90度，通過幀平面的磁通量波動量是多少？(4)在圖位置旋轉(zhuǎn)180度，通

4、過幀平面的磁通量波動量是多少？答案(1) bs (2) bs (3)-bs (4)-2bs點精制1.磁通量計算(1)公式：=bs(2)適用條件：均勻磁場，磁場方向垂直于平面。(3)如果B與S不垂直：=BS，S是垂直磁場方向上的平面投影區(qū)域，可以在與B垂直的方向上投影S，如圖2所示。圖2(4)與磁通量線圈的繞組無關(guān)。2.磁通量變化量 (1)如果b保持不變，有效面積s發(fā)生變化， =b S(2) b變化，s不變時 = bs。(3)如果B和s同時變化， = 2- 1，但此時Bs特別是在計算通過一側(cè)的磁通量變化量時，要注意前后磁通量(例如原始磁通量 1=BS)的正值和負(fù)值，如果平面旋轉(zhuǎn)180度，則磁通量

5、 2=-BS，磁通量變化量 =-2BS。二、柔道電流生成條件問題設(shè)計實驗1(在磁場中切割磁力線的導(dǎo)體運動):如圖3所示，導(dǎo)體AB垂直磁力線移動時，線產(chǎn)生電流，導(dǎo)體AB沿磁力線移動時，線沒有產(chǎn)生電流(“存在”或“無”填充)。圖3實驗2(通過閉合的電路磁場改變):如圖4所示，將小螺線管A插入大螺線管B，當(dāng)開關(guān)S打開或斷開時，電流通過電流表。如果開關(guān)S繼續(xù)關(guān)閉，改變滑動電阻器的電阻，電流就會通過電流表。開關(guān)繼續(xù)關(guān)閉，滑動電阻器的滑動觸點不移動時，電流表不產(chǎn)生電流。如果將螺線管A直接放在螺線管B上，并使兩個軸徐璐垂直，則無論執(zhí)行什么操作，電流表都不會產(chǎn)生電流(填充有“存在”或“無”)。圖41.實驗2中

6、沒有導(dǎo)體在磁場中切割磁感線的運動，但在打開或關(guān)閉電源的瞬間，改變滑動電阻器的電阻時，B線圈出現(xiàn)感應(yīng)電流是什么意思？答案表明，在導(dǎo)體磁場中進(jìn)行磁感應(yīng)線切割運動不是感應(yīng)電流的本質(zhì)原因，可以通過關(guān)閉電路磁場變化來產(chǎn)生感應(yīng)電流。2.在實驗2中，如果開關(guān)關(guān)閉，當(dāng)A線圈電流穩(wěn)定時，B線圈也有磁場，但沒有出現(xiàn)感應(yīng)電流是什么意思？答案說明感應(yīng)電流的發(fā)生，不取決于閉環(huán)是否有磁場。3.實驗2中相同的磁場變化，螺線管B在螺線管A外部時可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩個線圈徐璐垂直放置時不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是什么意思？總結(jié)產(chǎn)生柔道電流的條件。答案說明感應(yīng)電流的發(fā)生，不是磁場的變化。摘要實驗1中，磁場是穩(wěn)定的，但在導(dǎo)體切割磁力線運

7、動時，通過電路的磁通量變化，電路產(chǎn)生感應(yīng)電流。通過改變實驗2電流，改變磁場強弱，通過磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可以描述為“隨著閉合電路磁通量的變化，閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流”。點精制1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路通過磁通量變化。2.特例：在封閉電路部分導(dǎo)體磁場內(nèi)進(jìn)行磁感線切割運動。使用“切斷”討論和判斷是否有感應(yīng)電流時要注意。(1)導(dǎo)體磁感線是否“切割”，如果沒有“切割”牙齒，就不能說是切割。如圖5所示，在兩個圖中，圖線是真正的“切割”，圖C中沒有導(dǎo)體切割線。圖5(2)是否是封閉電路的一部分，在磁場內(nèi)導(dǎo)體進(jìn)行磁感應(yīng)線切割運動。如果不能通過截肢來判斷，就要回歸磁通量變化。擴展思維

8、電路關(guān)閉時，磁通量變化會引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象嗎？答案是，電路時沒有閉合，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象也可以說是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。一、對磁通量及其變化量的理解和計算示例1如圖6所示，面積為S的線框在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，B的方向與線框平面呈角度，當(dāng)線框向圖6所示的虛線位置轉(zhuǎn)動90 90時，嘗試以下操作：圖6(1)初始位置和結(jié)束位置通過線框的磁通量大小(1和2)；(2)磁通量變化量 。解析(1)解1:從初始位置垂直于磁場方向投影區(qū)域，垂直于磁場方向的面積為S，因此 1=Bssin 。在終點位置，面積垂直于磁場方向投影，垂直于磁場方向的面積為S解決方案2:如圖所示，將磁感應(yīng)強度B

9、垂直于面積S并平行于面積S分解，得到B上=Bsin ，B左=BCOS (BCOS )。所以 1=b上的s=BSS in ， 2=-b左側(cè)s=-bs cos 。(2)最初，B與線框平面呈角度，通過線框的磁通量1=BSS in；線框平面順時針旋轉(zhuǎn)時，通過線框的磁通量減少，旋轉(zhuǎn)時通過線框的磁通量減少0，旋轉(zhuǎn)到繼續(xù)90時，磁感應(yīng)線通過另一側(cè)，磁通量值變?yōu)樨?fù)值。 2=-bs cos 。因此，牙齒過程中的磁通量更改量如下 = 2- 1=-bs cos -BSS in =-bs(cos sin)。答案(1)BSS in-bs cos(2)-bs(cos)二、生成柔道電流分析判斷和實驗探索例2如圖7所示，均勻

10、磁場具有垂直于軌道平面的兩個平行金屬軌道。滑軌具有兩個金屬桿ab、CD，可以沿滑軌自由移動，并與滑軌接觸良好。牙齒兩個金屬棒ab，CD的運動速度分別為v1，v2，并且檢測電流可以通過井形回路()圖7A.v1 v2b.v1 v2C.v1=v2d。無法確認(rèn)與分析一樣，如果金屬條ab，CD的運動速度不相同，則會發(fā)生通過鋸齒回路的磁通量變化，封閉回路中的感應(yīng)電流。因此，選項A、B是正確的?；卮餉B例3用于研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中的記載見圖8。它們是電流表，直流電源，帶鐵芯的線圈A，線圈B，開關(guān)，滑動電阻器(用于調(diào)節(jié)電流以改變磁場強弱)。按照實驗的要求，連接到實物圖(圖中已經(jīng)連接了電線)。圖8響應(yīng)連接電

11、路圖1.(對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的認(rèn)識)以下現(xiàn)象中屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A.在傳記電線附近，小磁針偏轉(zhuǎn)。B.在磁場中旋轉(zhuǎn)的電源線圈C.磁場中閉合線圈移動引起的電流D.磁鐵吸引小磁針。答案c分析電磁感應(yīng)是指“自生電”的現(xiàn)象，而小磁針和傳記線圈牙齒磁場中旋轉(zhuǎn)，并拖動磁鐵牙齒小磁針以反映磁力的性質(zhì)，因此A，B，D不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象牙齒，而是C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.(了解磁通量及其變化量)以下準(zhǔn)確地描述了矩形線框從ABCD位置移動到abcd 位置的過程中通過線框的磁通量情況(線框平行于紙張移動) ()，如圖9所示圖9A.繼續(xù)增長B.減少繼續(xù)C.先增加，然后減少D.先增加，減少到0，再增加，再減少答案d解離導(dǎo)線越

12、近，磁場越強。線框從左到右接近線框時通過線框的磁通量增加，線框跨線框向右移動時磁通量減少，線框居中時磁通量0，位置向右，磁通量增加，線框離開線框向右移動時磁通量減少，因此a、b、c錯誤，d是正確的，請選擇d。3.(產(chǎn)生感應(yīng)電流的分析判斷)如圖10所示，矩形線框垂直于均勻磁場的方向，一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外。要在線框中創(chuàng)建檢測電流，可以使用以下方法之一()圖10A.將線框向左拉出磁場B.圍繞ab邊旋轉(zhuǎn)(小于90)C.圍繞ad邊旋轉(zhuǎn)(小于60)D.圍繞BC邊旋轉(zhuǎn)(小于60)答復(fù)ABC在將線框從磁場向左拉的過程中，線框的BC部分通過切斷磁感線或通過線框減少磁通量，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)線框?qū)b邊旋轉(zhuǎn)到軸上(小于90)時，線框的CD邊的右半部分進(jìn)行磁力線切割運動或通過線框進(jìn)行磁通量更改，從而在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。線框繞軸旋轉(zhuǎn)ad邊(小于60)時通過線框的磁通量由于楊怡減少，牙齒過程中線框產(chǎn)生感應(yīng)電流。旋轉(zhuǎn)角度超過60 (60 300)的BC邊進(jìn)入沒有磁場的區(qū)域時，線框不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)線框繞BC邊旋轉(zhuǎn)時，如果旋轉(zhuǎn)角度小于60，則通過線框的磁通量(磁感應(yīng)強度乘以矩形線框區(qū)域的一半)保持不變。4.(產(chǎn)生感應(yīng)電流的分析判斷)如圖11所示，鐵芯周圍的線圈和電源供應(yīng)裝置、滑動電阻器、傳記鍵形成