第四章_电磁感应_第一课时_划时代的发现___探究电磁感应产生的条件.

4.2探究感应电流的产生条件第四章电磁感应磁通量1、定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量温故知新2、公式：Φ=B·S注：要求B与面积要垂直。Φ=B·S·sinθ不垂直时：S/Ss的含义：闭合回路包含磁场的那部分有效面积3.标量：正负的规定：任何一个面都有正反两个面，若规定磁感线从正面穿入为正，则从反面穿入为负4.单位:过一个平面若有方向相反的两个磁通量，则这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)有正负韦伯符号：Wb1Wb=1T·m2例：一个面积是S的面，垂直匀强磁场B放置，则穿过该面的磁通量Φ=。如果该面转动过60°则穿过该面的磁通量为.如果该面转动过180°则穿过该面的磁通量改变了。BS0.5BS2BS描述穿过某一面积磁感线的条数。穿过某个面的磁感线条数越多，Ф就越大5.物理意义:当有相反方向的的磁场（磁感应强度分别为B和B’）穿过同一个平面（与磁场方向垂直的面积为S）时，按照磁感应强度的定义，B和B’合矢量的大小为|B-B’|，穿过平面S的磁通量为|B-B’|S＝|BS-B’S|＝|Φ-Φ’|。磁通量的物理意义可用磁感线的条数形象地说明，所以穿过平面S的磁通量|Φ-Φ’|可以理解为相反方向穿过平面S的磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数。描述穿过某一面积磁感线的条数。穿过某个面的磁感线条数越多，Ф就越大利用穿过某一面积的磁感线条数的多少就可以形象描述穿过该面积的的大小5.物理意义:当有相反方向的的磁场穿过同一个平面时，穿过平面S的磁通量可以理解为相反方向穿过平面S的磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数。7.磁通量的变化量ΔФ＝Ф2－Ф1磁通量的变化一般有三种形式1、B不变，S变化2、B变化，S不变3、B、S之间的夹角变化212121BSBSB(SS)BS212121BSsinBSsinBS(sinsin)212121BSBS(BB)SBS6磁通量与线圈的匝数无关nBS在初中，我们初步学习了电磁感应现象，但是，到底什么是电磁感应现象？磁场要产生电流要满足什么条件呢？我们了解得还不够全面，今天我们在进一步研究这些问题。探究一1.导体棒在磁场中运动是否产生电流如图所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路．实验过程及现象如下：实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止闭合电路包围的面积时，电路中有电流产生；包围的面积时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动导体棒切割磁感线运动无有无变化不变探究感应电流的产生条件归纳：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流。探究二磁铁动作表针摆动方向磁铁动作表针摆动方向N极插入线圈S极插入线圈N极停在线圈中S极停在线圈中N极从线圈拔出S极从线圈拔出归纳：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？只有磁体和导体之间有相对运动时，才有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。GG通过前面两个实验，我们可以得到什么结论？只有磁体和导体之间有相对运动时，才有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。想一想：这个结论是不是普遍适用的呢？探究三探究三模拟法拉第实验实验操作实验现象(有无电流)分析论证开关闭合瞬间开关断开瞬间开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片线圈B中磁场时，线圈B中有感应电流；磁场时，线圈B中无感应电流有无有有变化不变归纳：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？只有当线圈A中电流发生变化，线圈B中才有感应电流分析论证：（依据Φ=B·S或磁感线条数分析）探究一分析：如图甲所示，处在匀强磁场中的导体框架abcd，当导体棒PQ在框架上滑动时，闭合电路中就产生感应电流。如图乙所示，abcd方框的一部分导体在匀强磁场中上下平动，线圈中没有感应电流。由以上讨论可见，导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化。归纳总结无论用什么办法，只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。一、电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。二、产生感应电流的条件1、闭合回路2、磁通量发生变化电路闭合和磁通量变化是根本！一、磁通量与磁通量的变化1．磁通量的定义式：Φ＝BS.2．磁通量的单位为韦伯，符号Wb.3．判断穿过回路的磁通量是否发生变化．大致有以下几种情况：(1)由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，即S不变，B变化．如下图所示当线圈靠近条形磁铁的N极时(线圈面积不变)。由于离N极近处的磁感应强度B较强，使得线圈内部空间的磁感应强度变大，而线圈所包围的面积不变，因此线圈的磁通量增大。(2)由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量变化，即B不变，S变化．如下图所示，金属导体框架处在匀强磁场中，当导体棒ab左右滑动时，就会引起闭合回路的面积变化，从而引起穿过闭合回路的磁通量发生变化．(3)线圈平面与磁场方向的夹角θ发生变化时，引起穿过线圈的磁通量发生变化，即B、S不变，θ变化．(4)磁场、线圈面积都变化时，也可引起穿过线圈的磁通量变化．二、产生感应电流的条件．1．不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．2．在闭合电路中有磁通量但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流．产生感应电流的两个条件：一个是电路必须是闭合的；另一个是穿过电路本身的磁通量发生变化．二者缺一不可．(1)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流．图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但磁通量没变化，没有感应电流；图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流．三、对导体切割磁感线的理解及注意的问题．(2)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能保证一定存在感应电流．如图所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动．尽管是部分切割，但同样在线框中没有感应电流（磁通量没变）．A．G1、G2中都有电流通过B．G1、G2中都没有电流通过C．只有G1中有电流通过D．只有G2中有电流通过如图所示，导线框abcd放在光滑的平行导轨上，与导轨接触良好，现使导线框abcd向右运动，G1、G2是两只电流表，则()A例题：答案：整个过程中穿过线圈的磁通量先增加再减少再增加最后减少．一根通有恒定电流I的长直导线MN，另有一闭合的线圈P位于导线的正下方，如图甲所示．现使线圈P竖直向上运动到MN的上方的过程中，穿过P的磁通量如何变化？一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A．0B．2BSC．2BScosθD．2BSsinθC匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案：C假如未来某一天中国的宇航员登上月球(如图)，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B．将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向转动，如电流表有示数，则月球表面有磁场D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C例1：试判断下述说法的正确性：1．当线圈中的磁通量发生变化时，一定有感应电流产生。()2．当线圈中的磁通量很大时，就有感应电流。()3．线圈中没有感应电流，是因为线圈中没有磁场。()4．当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就有感应电流产生。()ХХХ√例2：套在条形磁铁上有一根由金属丝绕制成的闭合环，如图所示，当闭合环收缩导致它所围的面积减小时：（1）穿过它的磁通量是否有变化，如有变化，怎样变？（2）闭合环中是否存在感应电流，为什么？