4.2产生感应电流的条件

4.2产生感应电流的条件人教版高中物理选修3-2复习：1．电流的磁效应——“电生磁”1820年，丹麦物理学家_________发现载流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应．奥斯特2．电磁感应现象——“磁生电”(1)1831年，英国物理学家__________发现了“磁生电”的现象，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫____________．(2)法拉第把引起电流的原因概括为五类.法拉第感应电流一、电磁感应现象1、电磁感应现象：磁场产生电流的现象2、感应电流：电磁感应现象产生的过程中闭合回路中的电流二、探究感应电流的产生条件1．实验探究(1)利用蹄形磁铁的磁场SNG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变化不变无无有(2)利用条形磁铁的磁场电磁感应现象实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈线圈中的磁场_____时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场______时，线圈中无感应电流N极停在线圈中N极从线圈中抽出S极插入线圈S极停在线圈中S极从线圈中抽出变化不变无有无有有有(3)利用通电螺线管的磁场电磁感应现象实验操作实验现象(线圈B中有无电流)分析论证线圈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变化不变有有有无2．结论：感应电流的产生条件实验表明：不论何种原因，只要使穿过_______电路的________发生变化，______电路中就有感应电流产生．闭合磁通量闭合三、感应电流产生的理解如何理解“导体切割”磁感线闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，闭合电路中产生感应电流．如图所示，当导体ad向右运动时，穿过abcd的磁通量发生变化(面积变大)，所以在abcd回路中产生感应电流．例1分析以下图中闭合线圈中是否产生感应电流1、图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；2、图乙，导体框的一部分“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；3、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．四、引起穿过闭合回路的磁通量变化一般有以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化．例如闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动(2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化．例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者产生磁场的通电螺线管中的电流变化时．(3)磁感应强度B不变，线圈面积S也不变，但两者之间夹角发生变化．例如线圈在磁场中转动时．(4)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，【练习1-1】如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况中，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C【练习1-2】如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流，则线框的运动情况应该是()A．向右平动ad边还没有进入磁场B．向上平动ab边还没有离开磁场C．以bc边为轴转动ad边还没有转入磁场D．以ab边为轴转动转角不超过90°AD【自主解答】选项A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中产生感应电流．而B、C选项所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不产生感应电流．【答案】AD【练习1-3】线圈在长直导线电流的磁场中做如图的运动,则线圈中有感应电流的是A向右平动；B向下平动；C绕轴转动(边bc向外)D.以导线为轴转动BC【练习1-4】如图所示，图A、B、C、D中四个线圈平面都垂直于无边界的匀强磁场，A中线圈以速度v沿箭头方向匀速运动，B中线圈以加速度a沿箭头方向做加速运动，C中线圈绕轴OO′转动，D中线圈绕过c点的垂直线圈平面的轴转动．这四个线圈中能产生感应电流的是()CA、以ad边为轴转动B、以中心线OO\为轴转动C、以ab边为轴转动（ab边未进入磁场）D、以cd边为轴转动（ab边未进入磁场）【练习1-5】如图所示，短形线框abcd与磁场方向垂直，且一半在匀强磁场内，另一半在磁场外，下列操作中线圈内不可能产生感应电流的是（）D核心要点突破一、磁通量与磁通量的变化1．闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．计算公式：Φ＝BS，式中的S可以理解为有效面积．(1)如果磁感线与平面不垂直，如图1－1－4甲所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为θ，则有效面积为Scosθ，穿过该面的磁通量为Φ＝BScosθ.图1－1－4(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙所示，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：Φ＝BS2.(3)磁通量的意义可以用磁感线形象地说明：磁通量所表示的就是穿过磁场中某一面积的磁感线的条数．(4)磁通量是标量，但有“正、负”，磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线贯穿的方向．1)当对于一个平面的时候，正反面表示正负；2）当对于一个几何体时，内外表面表示正负。如图1－1－5甲所示，有两个环a和b，其面积SaSb，它们套在同一条形磁铁的中央，试比较穿过两环a、b的磁通量的大小．我们若从上往下看，则穿过环a、b的磁感线如图乙所示，磁感线有向下的也有向上的，它们相互抵消，即在求总磁通量时要按照代数和的方法求出总的磁通量．穿过两环a、b的磁通量大小分别为Φa＝Φ上－Φ下，Φb＝Φ上－Φ′下，由于Φ下Φ′下，可知ΦaΦb.图1－1－5(5)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．2．磁通量的变化量是指变化后的磁通量与变化前的磁通量之差，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则穿过回路的磁通量的变化是ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S.(3)磁感应强度B和回路面积S同时变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1.特别提醒：线圈为多匝时，不影响磁通量的计算，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响．