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空白演示在此输入您的封面副标题第四章电磁感应第四章电磁感应第一节划时代的发现第二节探究感应电流的产生条件第四章电磁感应学习目标1.了解与“电生磁”及“磁生电”相关的物理学史，知道电磁感应现象和感应电流．2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件．3．会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算磁通量及磁通量的变化．新知初探自主学习一、划时代的发现自研教材1．奥斯特梦圆“电生磁”1820年，丹麦物理学家______发现电流能产生磁场，即电流的磁效应．2．法拉第心系“磁生电”(1)1831年，英国物理学家______发现“磁生电”，即电磁感应现象．奥斯特法拉第(2)法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁和在磁场中运动的导体，它们都与___________相联系，这些现象叫做电磁感应，产生的电流叫_________变化和运动感应电流．成功体验很多科学家为什么在磁生电的研究中没有成功？提示：很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的相对运动，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违反了能量转化和守恒定律．二、探究感应电流的产生条件自主探究1．导体棒在磁场中运动是否产生电流如图所示，导体棒AB前后平动、左右平动、上下平动，引起电流表指针的摆动情况已记录在下表中．导体棒的运动电表指针摆动情况左、右平动不摆动上、下平动不摆动前、后平动摆动通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？提示：部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化时(磁场不变化)，有电流产生；当导体棒左右、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生．2．磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图所示，把磁铁的某一个磁极插入线圈、或静止的放在线圈中、或从线圈中抽出，电流表指针的摆动情况已记录在下表中．磁铁的运动表针的摆动情况磁铁的运动表针的摆动情况N极插入线圈摆动S极插入线圈摆动N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动N极从线圈中抽出摆动S极从线圈中抽出摆动通过表格分析：在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够产生感应电流？提示：磁铁相对线圈运动，线圈内磁场强弱发生变化时(线圈面积不变)，有电流产生；当磁铁在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生．3．模仿法拉第的实验如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面．然后进行实验，得到了下表所示的实验现象.实验操作线圈B中有无电流开关闭合瞬间有开关断开瞬间有开关闭合，滑动变阻器的滑片不动无开关闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？提示：通、断电瞬间以及变阻器滑片迅速移动的过程中，线圈A中的电流变化，导致线圈B内的磁场变化，有感应电流产生；线圈B内的磁场不变化时，则没有感应电流产生．成功发现只要穿过闭合导体回路的______发生变化，闭合导体回路中就有感应电流．磁通量要点探究讲练互动要点一磁通量的分析和计算1．匀强磁场中磁通量的计算利用公式：Φ＝BS(其中B为匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的有效面积)．注意以下四种情况：(1)如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，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，穿过该平面的磁通量为Φ＝BScosθ.若磁感线与平面夹角为α，则Φ＝BSsinα.(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，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)某面积内有不同方向的磁感线穿过时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和．(4)线圈为多匝时，磁通量仍为Φ＝BS，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响．2．非匀强磁场中磁通量的分析条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场，通常只对穿过其中的线圈的磁通量进行定性分析，分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素，并可充分利用磁感线来判断，即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm.现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm,10匝；B线圈半径为2cm,1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝．问：例1(1)在B减为0.4T的过程中，A和B中磁通量改变了多少？(2)当磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变了多少？【解析】本题主要考查磁通量改变量的求解，可由ΔΦ＝Φ2－Φ1求出．注意Φ＝BS中的S取对磁通量有贡献的有效面积．(1)对A线圈：Φ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2，磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|≈(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.对B线圈：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|≈(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.(2)对C线圈：Φ1＝Bπr2磁场转过30°时，Φ2＝Bπr2cos30°磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(1－cos30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6Wb.【答案】见解析【名师点评】磁通量和线圈匝数无关，磁通量的改变量和线圈匝数也无关；当线圈所围面积大于磁场区域时，以磁场区域面积为准．跟踪训练1(2013·武汉市重点中学高二期中)如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()A．ΔΦ1＞ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2D．不能判断解析：选C.将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ磁通量的变化量大小ΔΦ1＝|Φ′－Φ|，将金属框绕cd边翻转到Ⅱ时磁通量变化量大小为ΔΦ2＝|－Φ′－Φ|，所以ΔΦ1＜ΔΦ2，故选C.要点二感应电流有无的判断1．产生条件(1)电路为闭合电路．(2)穿过电路的磁通量发生变化．注意：(1)、(2)两条必须同时满足，才能产生感应电流．2．判断方法(1)明确电路是否为闭合电路．(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：Φ变的四种情况B不变、S变例：闭合电路的一部分导体切割磁感线时B变、S不变例：线圈与磁体之间发生相对运动时B和S都变注意：此时可由ΔΦ＝Φt－Φ0计算并判断磁通量是否变化B和S大小都不变，但二者之间的夹角变例：线圈在磁场中转动时如图所示，竖直放置的长直导线通一恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线框中产生感应电流的是()A．导线中电流变大B．线框向右平动C．线框向下平动D．线框以直导线为轴转动例2【思路点拨】首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点，然后再判断磁通量是否变化．【解析】逐项分析如下：选项诊断结论A因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大√B离直导线越远，磁感线分布越疏，如图甲，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小√C由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变×D画出俯视图如图乙，由图可看出线框绕直导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变，因此无感应电流×【答案】AB【名师点评】判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，而对于本题来说，首先就必须弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图，我们经常还得把它转化成平面图，比如转化成俯视图、侧视图等．跟踪训练2如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要使线框中有感应电流，下列做法中可行的是()A．将线框向左平移B．以ab边为轴转动90°C．以ad边为轴转动60°D．以bc边为轴转动60°解析：选ABC.将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中产生感应电流，故A正确；当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流，B正确；当线框以ad边为轴转动(小于60°)，穿过线框的磁通量在减少，所以在转动过程中产生感应电流，选项C正确；当线框以bc为轴转动时，如果转动角小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)，D错误．故选ABC.寻规探法思维启迪非匀强磁场中磁通量的比较【范例】如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb()A．Φa＞ΦbB．Φa＜ΦbC．Φa＝ΦbD．不能比较【解析】条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同．②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏．两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故选A.【答案】A【名师归纳】解决这一类问题，不能机械地根据Φ＝BS进行判断.应分析磁感线的分布特点，弄清磁感线穿进、穿出情况.若穿过某个面的磁感线是双向的，那么磁通量是指磁感线的净条数.知能演练轻松闯关本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放