四川省广安市岳池县第一中学高中物理《1.12 电磁感应的发现 感应电流产生的条件》学案 教科版选修32

学案1 电磁感应的发现感应电流产生的条件
[学习目标定位] 1.能理解什么是电磁感应现象.2.能记住产生感应电流的条件.3.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.4.能说出磁通量变化的含义.5.会利用电磁感应产生的条件解决实际问题．
1．磁通量的计算公式Φ＝BS的适用条件是___________且磁感线与平面________.若在匀强磁场B中，磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为_________________________
2．磁通量是标量，但有正、负之分．一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“________”．
3．由Φ＝BS可知，磁通量的变化有三种情况：
(1)磁感应强度B不变，____________变化；
(2)______________变化，有效面积S不变；
(3_____________和___________同时变化．
一、奥斯特实验的启迪
1820年，___________从实验中发现了电流的磁效应，不少物理学家根据_________的思考，提出既然电能产生磁，是否也存在_____效应，即____________呢？
二、电磁感应现象的发现
1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象．他将“磁生电”现象分为五类：(1)变化中的电流；(2)变化中的________；(3)运动中的__________；(4)运动中的________；(5)运动中的___________.
三、电磁感应规律的发现及其对社会发展的意义
1．电磁感应的发现，使人们发明了_______，把________能转化成_____能；使人们发明了________，解决了______能远距离传输中能量大量损耗的问题；使人们制造出了结构简单的__________，反过来把_______能转化成_________能．
2．法拉第在研究电磁感应等电磁现象中，从磁性存在的空间分布逐渐凝聚出“_______”的科学创新思想．在此基础上，_________建立了电磁场理论，并预言了___________的存在．
四、产生感应电流的条件
穿过闭合电路的______________时，这个闭合电路中就有感应电流产生.
一、磁通量及其变化
[问题设计]
如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：
图1
(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？
(2)若框架绕OO′转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？
(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
(4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量变化量为多少？
[要点提炼]
1．磁通量的计算
(1)公式：Φ=_________________
(2)适用条件：①________磁场，②磁场方向和平面_________
(3)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为平面在垂直磁场方向上的_________面积，在应用时可将S投影到与B_______的方向上，如图2所示Φ=_________________
图2
(4)磁通量与线圈的匝数_____________
2．磁通量的变化量ΔΦ
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ=______________.
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝______________.
(3)B和S同时变化，则ΔΦ=_____________，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.
特别提醒计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS.
二、感应电流产生的条件
[问题设计]
实验1(导体在磁场中做切割磁感线的运动)：如图3所示，导体AB垂直磁感线运动时，线路中_____电流产生，而导体AB沿着磁感线运动时，线路中_____电流产生(填“有”或“无”)．
图3
实验2(通过闭合电路的磁场发生变化)：如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接
通或断开时，电流表中___电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中_____电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中______电流产生．若将螺线管A放在螺线管B的正上方，并使两者的轴线互相垂直，则不管进行什么操作，电流表中均_____电流产生(填“有”或“无”)．
图4
1．实验2中并没有导体在磁场中做切割磁感线的运动，但在接通或断开电源的瞬间及改变滑动变阻器的阻值时，B线圈却出现感应电流，这说明什么？
2．当实验2中开关闭合后，A线圈电流稳定时，B线圈中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？
3．实验2中同样的磁场变化，螺线管B套在螺线管A外边时，能产生感应电流，而两个线圈相互垂直放置时不能产生感应电流，这又说明什么？试总结产生感应电流的条件．
[要点提炼]
1．产生感应电流的条件：穿过________电路的______________发生变化．
2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做_______________运动．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如图5所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线．
图5
(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割_________运动，如图丁．如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去．
[延伸思考]电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？
一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算
例1如图6所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图6所示的虚线位置时，试求：
图6
(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；
(2)磁通量的变化量ΔΦ.
二、产生感应电流的分析判断及实验探究
例2如图7所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过，则可能()
图7
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1＝v2 D．无法确定
例3在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图8所示．它们是①电流表、②直流电源、③带铁芯的线圈A、④线圈B、⑤开关、⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)．试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
图8
1．(对电磁感应现象的认识)下列现象中，属于电磁感应现象的是()
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流
D．磁铁吸引小磁针
2．(对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解)如图9所示一矩形线框，从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()
图9
A．一直增加
B．一直减少
C．先增加后减少
D．先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少
3．(产生感应电流的分析判断)如图10所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()
图10
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动(小于90°)
C．以ad边为轴转动(小于60°)
D．以bc边为轴转动(小于60°)
4．(产生感应电流的分析判断)如图11所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()
图11
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动
D．将电键突然断开的瞬间。