2014-2015学年高中物理 3.1 电磁感应现象学案 新人教版选修1-1.doc

‎3.1 电磁感应现象 ‎[学习目标定位]　1.大致了解电磁感应的发现过程.2.理解什么是电磁感应现象.3.掌握产生感应电流的条件．‎ 一、划时代的发现 ‎1．奥斯特在1820年发现了电流磁效应，即“电能生磁”．‎ ‎2．1831年，法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”．‎ 二、电磁感应现象 ‎1．电磁感应现象：闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就产生电流．物理学中把这类现象叫做电磁感应．‎ ‎2．感应电流：由电磁感应产生的电流叫做感应电流．‎ 三、电磁感应的产生条件 ‎1．磁通量 穿过某一个闭合电路的磁通量的大小用穿过这个闭合电路的磁感线的多少来表示，与回路的面积和磁场的磁感应强度的大小有关．‎ ‎2．产生感应电流的条件：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.‎ 一、磁通量和电磁感应现象 ‎1．磁通量 ‎(1)定义：物理学中把在磁场中穿过与磁场垂直的某一面积S的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量．‎ ‎(2)单位：韦伯，符号：Wb.‎ ‎(3)公式：Φ＝BS(B⊥S)．‎ ‎(4)意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少．‎ ‎(5)引起磁通量变化的原因 ‎①B变S不变．‎ ‎②B不变S变(如闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动)．‎ ‎③B不变S不变而B与S夹角θ变(如线圈转动)．‎ ‎④B、S、θ中有两个量或三个量同时变．‎ ‎2．电磁感应的定义：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就有电流产生，这种现象叫做电磁感应．由电磁感应产生的电流叫做感应电流．‎ 二、探究产生感应电流的条件 ‎[问题设计]‎ ‎1．闭合电路的部分导体切割磁感线 6‎ 在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图1所示．‎ 图1‎ 导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中．‎ 表1‎ 导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向 向右平动 向左 向后平动 不摆动 向左平动 向右 向上平动 不摆动 向前平动 不摆动 向下平动 不摆动 结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，才有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生.‎ ‎2．向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出 如图2所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中．观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中．‎ 图2‎ 表2‎ 磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向 N极插入线圈 向右 S极插入线圈 向左 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 向左 S极从线圈中抽出 向右 结论：只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生．磁铁相对线圈静止时，没有电流产生.‎ ‎3.模拟法拉第的实验 如图3所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面．观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生．把观察到的现象记录在表3中．‎ 6‎ 图3‎ 表3‎ 操作 现象 开关闭合瞬间 有电流产生 开关断开瞬间 有电流产生 开关闭合时，变阻器的滑片不动 无电流产生 开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 有电流产生 结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生.‎ ‎[要点提炼]‎ 产生感应电流的条件 ‎1．闭合电路；2.闭合电路中磁通量发生变化．‎ 说明　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；如果电路不闭合，即使磁通量发生变化，也不会产生电流．这一条是对感应电流产生的进一步理解和阐述．‎ ‎[延伸思考]‎ 穿过闭合回路的磁通量很大，是否一定发生电磁感应现象？‎ 答案　产生电磁感应现象的条件，归根结底，是穿过闭合电路的磁通量发生变化．关键在“变化”两字上，这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有、从有变无、从小变大、从大变小等等．例如闭合线圈从与磁感线平行的位置转到与磁感线垂直的位置；磁铁与闭合电路间的相对运动；产生磁通量的电路中的电源开关的接通与断开、调节电流大小的滑动变阻器滑片的滑动等．‎ 一、对磁通量的理解 例1　关于磁通量的概念，下列说法中正确的是(　　)‎ A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大 B．放在某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零 C．磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而引起的 D．磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变 解析　磁通量的大小与磁感应强度、面积的大小以及是否垂直穿过有关，所以A、B、D错，C对．‎ 答案　C 二、产生感应电流的条件 例2　关于电磁感应，下列说法正确的是(　　)‎ A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流 B．导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流 C．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流 D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流 6‎ 解析　产生感应电流有两个必要条件：一是闭合电路，二是闭合电路中磁通量发生变化，二者缺一不可．导体相对磁场运动或导体做切割磁感线运动时，不一定组成闭合电路，故A、B错误；即使是闭合电路做切割磁感线运动，电路中磁通量也不一定发生变化，如图所示，闭合电路虽然切割磁感线，但电路中磁通量始终未变，故无感应电流产生，C错误．‎ 答案　D 6‎ ‎针对训练　如图4所示，线圈abcd向右穿过磁场区域B时，在以下所指的哪种情况下，线圈中有感应电流产生(　　)‎ 图4‎ A．线圈进入磁场的过程中 B．整个线圈都在磁场中平动 C．线圈离开磁场的过程中 D．线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转 答案　AC 解析　线圈在进入磁场的过程中和离开磁场的过程中磁通量发生变化，有感应电流，所以A、C对．线圈整个都在磁场中平动时，磁通量不变，没有感应电流，所以B错．线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转，在旋转的过程中穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以不产生感应电流，D错．‎ ‎1．(磁通量的理解)关于磁通量的概念，下列说法正确的是(　　)‎ A．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B．穿过线圈的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零 C．磁感应强度越大、线圈面积越大，则磁通量越大 D．穿过线圈的磁通量大小可以用穿过线圈的磁感线条数来衡量 答案　BD 解析　穿过某一线圈的磁通量大小，与磁场强弱、线圈面积大小以及线圈平面与磁场的夹角有关．当二者垂直时Φ＝BS，平行时Φ＝0.故只有B、D正确．‎ ‎2．(产生感应电流的条件)下列关于产生感应电流的说法中，正确的是(　　)‎ A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流产生 B．只要闭合导线做切割磁感线的运动，导线中就一定有感应电流 C．闭合电路的一部分导体，若不做切割磁感线运动，则闭合回路中就一定没有感应电流 D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就一定有感应电流 答案　D 解析　根据产生感应电流的条件：①闭合电路；②磁通量发生变化，选项A、B、C错误，只有D项正确．‎ ‎3．(感应电流有无的判断)如图5所示，竖直放置的长直导线通有图示方向的恒定电流I，有一闭合矩形线框abcd与导线在同一平面内，在下列情况中，能在线框中产生感应电流的是(　　)‎ 6‎ 图5‎ A．线框向下平动 B．线框向右平动 C．线框以ab为轴转动 D．线框以直导线为轴转动 答案　BC 解析　闭合线框abcd若平行于导线向下平动，穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故A错；线框若垂直于导线向右平动，远离导线，则线框中的磁感应强度减小，穿过线框的磁通量减小，故B对；线框在图示位置磁通量最大，若线框以ab为轴转动，则磁通量变小，故C对；若线框以导线为轴转动，在任何情况下磁感线与线框所在平面均垂直，磁通量不变，故D错；所以本题正确答案为B、C.‎ ‎4．(感应电流有无的判断)如图6所示，电流表与螺线管组成闭合电路，下列情况不能使电流表指针偏转的是(　　)‎ 图6‎ A．将磁铁插入螺线管的过程中 B．磁铁放在螺线管中不动时 C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中 D．将磁铁从螺线管中向下拉出的过程中 答案　B 解析　电流表指针是否偏转，即判断是否产生感应电流，用穿过线圈的磁通量是否变化来判断是否产生感应电流．A、C、D都能使穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流，故答案选B.‎ 6‎