【新】版高中物理第2章电磁感应与电磁场第1节电磁感应现象的发现学案粤教版选修1_1

第一节 电磁感应现象的发现
[先填空] 1．实验观察
(1)磁铁与螺线管有相对运动时能产生电流．在条形磁铁插入或拨出螺线管的瞬间，电流表的指针发生了偏转．条形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针不发生偏转．如图2­1­1所示．
图2­1­1
(2)改变原线圈中的电流，改变磁场的强弱，在副线圈中也能产生电流．当开关接通瞬间、断开瞬间、开关接通变阻器滑片移动时，电流表的指针发生了偏转，开关接通变阻器滑片不动时，电流表的指针不发生偏转．如图2­1­2所示．
图2­1­2
2．法拉第的实验结论
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化．闭合电路中就有电流产生．这种由于磁通量的变化而产生电流的现象叫做电磁感应现象，所产生的电流叫做感应电流．
[再判断]
1．奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法．(√) 2．闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流．(√)
[后思考]
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中产生感应电流，这时穿过闭合回路的磁通量是否一定发生了变化？
【提示】只要有感应电流产生，穿过闭合回路的磁通量一定发生变化．
根据磁通量的定义式Φ＝BS，引起磁通量变化的方法有
1．闭合回路的面积不变，由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化．
2．磁场不变，由于闭合回路的面积发生变化而引起闭合回路的磁通量的变化．
3．磁场、闭合回路面积都发生变化时，也可引起穿过闭合电路的磁通量的变化．
总之，穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时磁通量就发生了变化．
1．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流
B．只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流
C．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生
D．只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中就有感应电流
【解析】只有穿过闭合电路的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，D正确．【答案】 D
2．在一根水平方向的通电长直导线下方，有一个小线框abcd，放置在跟长导线同一竖直平面内，今使小线框分别做如图所示的四种不同的运动，其中线框磁通量没有变化的是( )
【导学号：75392056】
A．左右平移
B．上下平移
C．在纸面前后平移
D．绕ab、cd边的中心轴转动
【解析】长直导线下方的磁场是不均匀的，离导线越远磁感应强度越小，因此线框上下平移、在纸面前后平移、绕ab、cd边的中心轴转动时，磁通量均发生变化，但线框左右平移时，磁通量不发生变化．
【答案】 A
3．如图2­1­3所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？
图2­1­3
【解析】注意弹簧面所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增大(穿过磁铁与弹簧间磁感线条数增多)，故Φ＝|Φ内|－|Φ外|应减小．
【答案】磁通量减小
[先填空]
1．电动势：描述电源将其他形式的能量转换成电能本领的物理量．
2．感应电动势：由于电磁感应现象而产生的电动势．
[再判断]
1．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流．(×)
2．线框不闭合，即使穿过线框的磁通量变化，线框中也没有感应电流．(√)
[后思考]
如果穿过断开电路的磁通量发生变化，电路中有没有感应电流？有没有感应电动势？
【提示】由于电路是断开的，电路中没有感应电流，但有感应电动势．
1．感应电流产生的条件
穿过闭合回路的磁通量发生变化，无论是闭合回路一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，还是穿过闭合回路的磁通量发生变化，都会引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，在回路中就会有感应电流产生．其条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化．主要体现在“变化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件，如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多么大，都不会产生感应电流．2．产生感应电流的方法
(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动
如图2­1­4所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．
图2­1­4图2­1­5
(2)磁铁在线圈中运动
如图2­1­5所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线路中无电流产生．
(3)改变螺线管AB中的电流
如图2­1­6所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．
图2­1­6
4．如图2­1­7所示，三角形线圈abc放在范围足够大的匀强磁场中并做下列运动，能
产生感应电流的是( )
【导学号：75392057】
图2­1­7
A．向上平移
B．向右平移
C．向左平移
D．以ab为轴转动
【解析】以ab为轴转动时，穿过线圈中的磁通量发生变化，则将线圈上、下、左、右平移时穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项D正确．【答案】 D
5.如图2­1­8所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是( )
图2­1­8
A．线圈不动，磁铁插入线圈时
B．线圈不动，磁铁从线圈中拔出
C．磁铁不动，线圈上、下移动
D．磁铁插在线圈内不动
【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转．在选项A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流．
【答案】 D
6．如图2­1­9所示，在匀强磁场中的“U”形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，它们以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说( )
【导学号：75392058】
图2­1­9
A．打开和闭合都可以
B．应打开
C．打开和闭合都不行
D．应闭合
【解析】若开关打开，导线运动时，闭合电路abdc中磁通量不变，不产生感应电流；若开关闭合，导线运动时，闭合电路abNM中磁通量变化，产生感应电流，所以应选D.
【答案】 D
分析是否产生感应电流，关键是分析穿过闭合线圈的磁通量是否变化，分析磁通量是否变化，可通过分析穿过线圈的磁感线条数是否变化．。