高中物理第一章电磁感应第1、2节电磁感应的发现感应电流产生的条件教学案教科版
高中物理 第一章 电磁感应 第一节 电磁感应现象 第二节 产生感应电流的条件学案 粤教版选修3-2-
第一节电磁感应现象第二节产生感应电流的条件1.知道与电流磁效应和电磁感应相关的物理学史，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神．2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件． 3.能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生．4．进一步认识磁通量的概念、能结合实例对磁通量的变化进行定性判断和定量计算．一、“电生磁”与“磁生电”1．电流的磁效应——“电生磁”：1820年，丹麦物理学家奥斯特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．2．电磁感应现象——“磁生电”(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了“磁生电”的现象，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流．(2)法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系：①变化着的电流；②变化着的磁场；③运动的恒定电流；④运动的磁铁；⑤在磁场中运动的导体．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1．利用蹄形磁铁的磁场(如图甲)实验现象实验操作分析论证(有无电流)导体棒静止无闭合电路包围的面积变化时，导体棒平行磁感线运动 无电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生导体棒切割磁感线运动有甲 乙2．利用条形磁铁的磁场(如图乙) 实验操作实验现象(有无电流)分析论证N 极插入线圈 有 线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N 极停在线圈中 无N 极从线圈中抽出 有S 极插入线圈 有S 极停在线圈中 无 S 极从线圈中抽出有3．利用通电螺线管的磁场(如图丙)实验操作实验现象(线圈B 中有无电流)分析论证开关闭合瞬间 有线圈B 中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B 中无感应电流开关断开瞬间 有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，迅速移有动滑动变阻器的滑片,丙)4．感应电流的产生条件：不论何种原因，只要使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．磁通量的分析与计算[学生用书P2] 1．匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S 投影到与B垂直的方向上或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S两个分量，则Φ＝B⊥S，如图所示Φ＝BS sin θ.(3)某面积内有不同方向的磁场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.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．3．磁通量的变化(ΔΦ＝Φ2－Φ1)大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图甲所示．ΔΦ＝BS2－BS1＝B(S2－S1)＝B·ΔS.(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图乙所示．ΔΦ＝B2S－B1S＝(B2－B1)S ＝ΔB·S.(3)磁感应强度B和线圈面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图丙所示．ΔΦ＝Φ2－Φ1.(1)线圈为多匝时，不影响磁通量的计算，即Φ≠NBS，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响．(2)若线圈面积S1大于磁场区域面积S2，如图，那么Φ＝BS中的S应指闭合回路中处于磁场中的那部分的有效面积，即S2.命题视角1 Φ和ΔΦ的定性分析如图所示两个环a和b，其面积S a＜S b，它们套在同一条形磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小．[思路点拨] 条形磁铁内部、外部均有磁场→总的磁场的方向→磁铁内部向上的磁感线条数相同→根据外部“返回”的磁感线多少确定磁通量的大小．[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内－Φ外，由于两圆环面积S a<S b，两圆环的Φ内相同，而Φ外a<Φ外b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa>Φb.[答案] Φa>Φb命题视角2 Φ和ΔΦ的定量计算如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.在纸面内先后放不同的圆形线圈，圆心均在O处，A 线圈半径为1 cm，10匝；B线圈半径为2 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1 匝．(1)在磁感应强度B减小为0.4 T的过程中，线圈A和B中磁通量变化量的大小分别为多少？(2)当磁感应强度维持0.8 T不变而方向转过30°，在此过程中线圈C中磁通量变化量的大小为多少？[思路点拨] 本题涉及磁通量及磁通量变化量的计算，必须明确不同情况下磁通量变化量的计算方法，同时要注意磁通量正负的意义及磁通量与线圈匝数无关．[解析] (1)对A线圈：Φ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2，磁通量变化量的大小ΔΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb≈1.3×10－4Wb.对B线圈：磁通量变化量的大小ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.3×10－4Wb.(2)对C线圈：Φ1′＝Bπr2磁场方向转过30°时，Φ2′＝Bπr2cos 30°磁通量变化量的大小ΔΦC＝|Φ′2－Φ′1|＝Bπr2(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6Wb.[答案] (1)1.3×10－4Wb 1.3×10－4Wb(2)8.4×10－6Wb求解磁通量变化量时应注意的问题(1)求解磁通量的变化量时要取有效面积；(2)磁通量的变化与线圈的匝数无关；(3)磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正、负不同．1．如图所示，一根条形磁铁穿过一个弹性线圈，将线圈面积拉大，放手后穿过线圈的( )A．合磁通量减少且向左B．合磁通量增加且向左C．合磁通量减少且向右D．合磁通量增加且向右解析：选B.放手后线圈的面积将减小，由条形磁铁磁感线分布特点可知，当弹簧线圈面积减小时，磁场外部的磁通量减少，磁场内部的磁通量未发生变化，合磁通量增加，且合磁通量向左．感应电流有无的判断[学生用书P3]产生感应电流的条件是“闭合电路的磁通量发生变化”．因此，不论用什么方法，只要能使闭合电路的磁通量发生变化，都可以使闭合电路中产生感应电流．1．判断回路中是否有感应电流的依据(1)回路是否闭合；(2)回路中的磁通量是否变化．这两个条件缺一不可．2．对导体切割磁感线的理解及注意的问题在利用“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“割断”，就不能说切割．如图所示，甲、乙两图中，导体是真“切割”，而丙图中，导体没有切割磁感线．(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流．如图所示，对于图丁，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；对于图戊，导体框的一部分导体“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；对于图己，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．(3)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能保证一定存在感应电流．如图庚所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但同样在线框中没有感应电流．如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO′，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是( )A．当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流B．当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流C．当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D．当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流[思路点拨] 解答本题应把握以下两点：(1)条形磁铁周围的磁感线特点．(2)穿过线圈的磁通量与磁铁内、外的磁感线都有关．[解析] 由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，故线圈中不产生感应电流，故A、B、C错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，D对．[答案] D本题应充分利用磁感线的条数与磁通量的关系．根据穿过线圈的磁感线的净条数，判断磁通量是否变化，进而判断是否产生感应电流．2.下列情况能产生感应电流的是( )A．如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动时C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时解析：选D.感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，首先是电路要闭合，再一个就是闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合回路部分导体做切割磁感线运动，所以D 正确．。
高中物理教科版选修(3-2)1.2 教学设计 《感应电流产生的条件》(教科)
《感应电流产生的条件》【知识与技能目标】1．知道产生感应电流的条件。
2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
【过程与方法目标】学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法【情感态度价值观目标】渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
【教学重点】通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
【教学难点】感应电流的产生条件。
条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，一、基本知识（一）知识准备①磁通量定义：公式：φ=BS 单位：符号：推导：B=φ/S，磁感应强度又叫磁通密度，用Wb/ m2表示B的单位；计算：当B与S垂直时，或当B与S不垂直时，φ的计算②初中知识回顾：当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
电磁感应现象：由磁产生电的现象（二）新课讲解1、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，教材P6图4.2-1探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.实验二：向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,教材P6图4.2-2探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系2、模仿法拉第的实验：通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出，或改变线圈中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置），教材P7图4.2-3探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系3、分析论证：实验一：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；实验二：①磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；②磁铁从线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；实验三：①通电线圈插入大线圈时，大线圈的面积不变，但磁场由弱变强；②通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；③当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。
高中物理第1章电磁感应1+2电磁感应的发现感应电流产生的条件教师用书教科版选修3-2
1．电磁感应的发现2．感应电流产生的条件学习目标知识脉络1.知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．2．通过实验探究理解感应电流的产生条件．3．会运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生．(重点)4．判断磁通量是否会发生变化及是否产生感应电流．(难点)电磁感应的发现[先填空]1．“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．2．“磁生电”的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．3．电磁感应现象利用变化或运动的磁场获得电流的现象．4．感应电流在电磁感应现象中产生的电流．5．电磁感应规律的发现及其对社会发展的意义(1)发明了发电机．(2)发明了变压器，实现了电能的远距离传输．(3)制造出了感应电动机．(4)建立了麦克斯韦电磁场理论，并预言了电磁波的存在．[再判断](1)白炽灯泡就是根据电磁感应现象发明的．(×)(2)“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的现象．()(3)麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在．()[后思考]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．[合作探讨]探讨1：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？【提示】奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引发磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流．法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”．探讨2：法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，法拉第由此领悟到了什么？【提示】多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象．他立即领悟到：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应．[核心点击]1．对“电生磁”的理解电流周围存在磁场是无条件的，无论电流是恒定不变的，还是变化的，只要有电流，它的周围就一定有磁场．2．对“磁生电”的理解“磁生电”是有条件的，即有“磁”不一定有“电”．法拉第将“磁生电”的现象分为五类：(1)变化中的电流；(2)变化中的磁场；(3)运动中的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5)运动中的导线．1．许多科学家在物理学发展中作出了重要的贡献，首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )【导学号：31310000】A．麦克斯韦和法拉第B．法拉第和密立根C．奥斯特和法拉第D．奥斯特和安培【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针发生偏转，首次发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第首次发现了电磁感应现象，选项C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，安培发现了磁场对电流的作用规律，选项A、B、D错误．【答案】 C2．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【解析】电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象．【答案】 C选修3－2第一章电磁感应感应电流产生的条件[先填空]1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(实验图如图111所示)图1112.探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(实验图如图112所示)图1123．产生感应电流的条件大量实验证实，穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生．[再判断](1)线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也无感应电流产生．(√)(2)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．(√)(3)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生．(√)[后思考]某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图113所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是什么？图113【提示】开关位置接错．图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断．而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，导致线圈B内磁场变化，进而产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到目的．[合作探讨]探讨1：如图114所示，当导体棒ad向右运动时，穿过abcd的磁通量有没有发生改变？闭合回路中有无感应电流？图114【提示】磁通量发生改变，有感应电流产生．探讨2：如图115所示，穿过闭合回路的磁通量有没有发生改变？闭合回路中有无感应电流？图115【提示】磁通量没有发生改变，无感应电流产生．探讨3：闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，一定产生感应电流吗？【提示】不一定，闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，若其速度与磁场方向平行，则不能产生感应电流．[核心点击]1．匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S两个分量，则Φ＝B⊥S，如图116所示Φ＝BS sin θ.图116(3)某面积内有不同方向的磁场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．2．产生感应电流必须满足的两个条件(1)回路闭合．(2)回路中的磁通量发生变化．3．引起穿过闭合回路的磁通量变化的四种方式(1)面积S不变，磁感应强度B发生变化，则磁通量Φ发生变化；(2)面积S变化，磁感应强度B不发生变化，则磁通量Φ发生变化；(3)面积S变化，磁感应强度B发生变化，则磁通量Φ可能发生变化；(4)线圈平面和磁场方向的夹角发生变化时，则磁通量Φ发生变化．3．(多选)(2016·临川高二期中)彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是( )【导学号：31310001】【解析】要使线圈中的磁通量为零，必须满足两个导线关于线圈的中心轴线对称，并且两导线在线圈中磁通量方向相反，故A、D正确．【答案】AD4．(多选)如图117所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合电路，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中有感应电流的是( )图117A．线圈中通以恒定的电流B．通电过程中，使变阻器的滑片P做匀速移动C．通电过程中，使变阻器的滑片P做加速移动D．将开关突然断开的瞬间【解析】线圈中通以恒定的电流，铜环A中磁通量不变，铜环A中没有感应电流，A 错；变阻器的滑片P做匀速、加速移动时，线圈中电流变化，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，B、C对；将开关突然断开的瞬间，线圈中电流变为零，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，D对．【答案】BCD5．(多选)在下列选项中，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是( )【导学号：31310002】【解析】利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线上各点为圆心的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流；B中线圈平面与磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流；C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生；D中线圈的磁通量ΦD 不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生．甲乙【答案】CD6.如图118所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A 线圈半径为1 cm,10匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝．问：图118(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量改变多少？(2)在磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变多少？【解析】(1)对A线圈：ΦA1＝B1πr2，ΦA2＝B2πr2.磁通量的改变量：ΔΦA＝|ΦA2－ΦA1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb对B线圈：ΦB1＝B1πr2，ΦB2＝B2πr2.其中r为磁场的半径，磁通量的改变量：ΔΦB＝|ΦB2－ΦB1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4Wb＝1.256×10－4Wb.(2)对C线圈：ΦC1＝B1πr2C，磁场转过30°，线圈仍全部处于磁场中，线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2C cos 30°，则ΦC2＝B1πr2C cos 30°.磁通量的改变量：ΔΦC＝|ΦC2－ΦC1|＝B1πr2C(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb.【答案】(1)1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb(2)8.4×10－6 Wb判断是否产生感应电流的技巧(1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可．(2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零但是变化的仍然可以产生感应电流．(3)磁通量与线圈的匝数无关，磁通量大小不受线圈匝数的影响．(4)磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n.。
【教科版】2019年高中物理选修3-2学案 第一章 电磁感应1电磁感应的发现 感应电流产生的条件 含答案
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的适用条件是匀强磁场且磁感线与平面垂直．若在匀强磁场B 中，磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积．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，有效面积S变化；(2)磁感应强度B变化，有效面积S不变；(3)磁感应强度B和有效面积S同时变化．一、奥斯特实验的启迪1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应，不少物理学家根据对称性的思考，提出既然电能产生磁，是否也存在逆效应，即磁产生电呢？二、电磁感应现象的发现1831年，英国物理学家法拉第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)变化中的磁场；(3)运动中的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5)运动中的导线．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，使人们发明了发电机，把机械能转化成电能；使人们发明了变压器，解决了电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感应电动机，反过来把电能转化成机械能．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“场”的科学创新思想．在此基础上，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在．四、产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化时，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？答案 (1)BS (2)12BS (3)－BS (4)－2BS [要点提炼]1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS(2)适用条件：①匀强磁场，②磁场方向和平面垂直．(3)B 与S 不垂直时：Φ＝BS ⊥，S ⊥为平面在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S 投影到与B 垂直的方向上，如图2所示Φ＝BS sin_θ.图2(4)磁通量与线圈的匝数无关． 2．磁通量的变化量ΔΦ(1)当B 不变，有效面积S 变化时，ΔΦ＝B ·ΔS .(2)当B 变化，S 不变时，ΔΦ＝ΔB ·S .(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，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，线路中有电流产生，而导体AB沿着磁感线运动时，线路中无电流产生(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，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流产生．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，电流表中均无电流产生(填“有”或“无”)．图41．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？答案说明导体在磁场中做切割磁感线运动不是产生感应电流的本质原因，通过闭合电路的磁场变化也可以产生感应电流．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？答案说明感应电流的产生，不在于闭合回路中是否有磁场．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．答案说明感应电流的产生，不在于磁场是否变化．总结实验1中，磁场是稳定的，但在导体切割磁感线运动时，通过回路的磁通量发生变化，回路中产生了感应电流；实验2通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变了磁通量，从而产生了感应电流，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”．[要点提炼]1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．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磁感线运动，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？答案当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象．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.解析(1)解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝S sin θ，所以Φ1＝BS sin θ.在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′＝S cos θ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝－BS cos θ. 解法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解，得B上＝B sin θ，B左＝B cos θ所以Φ1＝B上S＝BS sin θ，Φ2＝－B左S＝－BS cos θ.(2)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1＝BS sin θ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，Φ2＝－BS cos θ.所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS cos θ－BS sin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)．答案(1)BS sin θ－BS cos θ(2)－BS(cos θ＋sin θ)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7A．v1＞v2B．v1＜v2C．v1＝v2D．无法确定解析只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流．故选项A、B正确．答案AB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答案连接电路如图所示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．磁铁吸引小磁针答案 C解析电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针，反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象．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9A．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，然后再减少答案 D解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C 错误，D正确，故选D.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10A．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°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，线框的cd边的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．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于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)．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11A．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答案 A解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中的电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流；同样，将电键断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流．题组一对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算1．关于磁通量，下列叙述正确的是()A．在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B．在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C．把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M 处的磁感应强度一定比N处大D．同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大答案 D解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积，A错误；线圈面积大，但投影面积不一定大，B错误；磁通量大，磁感应强度不一定大，C错误、D正确．2．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的答案 C解析根据磁通量的定义，Φ＝B·S·sin θ，因此A、B选项错误；穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零；磁通量发生变化，可能是面积变化引起的，也可能是磁场变化引起的，D错．3.如图1所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图1A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案 B解析由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2；故B正确．题组二产生感应电流的分析判断4．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生B．闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流D．只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流产生答案 C解析产生感应电流的条件：(1)闭合电路；(2)磁通量Φ发生变化，两个条件缺一不可．5．下图中能产生感应电流的是()答案 B解析根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．6．下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框从开始进入到完全离开磁场的时间中有感应电流的是()答案BC解析A中虽然导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流．B中线框的一部分导体“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．C 中虽然与A 近似，但由于是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流．D 中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流，故选B 、C.7.如图2所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d ，若将一个边长为L 的正方形导线框以速度v 匀速地通过磁场区域，已知d ＞L ，则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于( )图2A.d vB.L vC.d －L vD.d －2L v答案 C解析 只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流．8.如图3所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )图3A ．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 转动答案 C解析 四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A 、B 、D 三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流．C 中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C 项正确．9.为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管A 和B 、蓄电池、开关用导线连接成如图4所示的实验电路．当接通和断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )图4A．开关位置接错B．电流表的正、负极接反C．线圈B的3、4接头接反D．蓄电池的正、负极接反答案 A解析本题考查了感应电流产生的条件．因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在B与电流表之间，因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时，电流不改变，所以不可能有感应电流，电流表也不可能偏转，开关应接在A与电源之间．10.如图5所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是()图5A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左滑或向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流．因此本题的正确选项应为A、B、C.11．如图6所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？图6(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间．答案 (1)有 (2)无 (3)有 (4)有解析 本题主要考查闭合电路中，电流变化导致磁场变化从而产生感应电流的情况．(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计有示数．(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数． (3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数． 12.如图7所示，固定于水平面上的金属架MDEN 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN 沿框架以速度v 向右做匀速运动．t ＝0时，磁感应强度为B 0，此时MN 到达的位置使MDEN 构成一个边长为l 的正方形．为使MN 棒中不产生感应电流，从t ＝0开始，磁感应强度B 应怎样随时间t 变化？请推导出这种情况下B 与t 的关系式．图7答案 B ＝B 0l l ＋v t解析 要使MN 棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 在t ＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝B 0S ＝B 0l 2设t 时刻的磁感应强度为B ，此时磁通量为Φ2＝Bl (l ＋v t )由Φ1＝Φ2得B ＝B 0l l ＋v t.。
高中物理 1.2 感应电流产生的条件教案 教科版选修3-2
感应电流产生的条件教案）这个
B
，磁铁与线圈相对静止时，可见电流表指针不偏转。
提问讨论：磁铁靠近和离开线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生
未变，故穿过线圈的磁通变化。
当磁铁靠近线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增大，
、学生探究实验：书图
和电流表
构成的闭合回路
论：移动变阻器滑片（或通断开关）
可见，电流表指针偏转，有感应电流。
中电流稳定时，电流表
指针不偏转，无感应电流。
中电流稳定
综上所述：不同的实验，其共同处在于：产生感应电流的前
，电流表构成的闭合回路，
磁场提供：蹄形磁铁。
可见电流表指针偏转，回路中有感应电流产生。
导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而
据磁通量定义Φ＝BS
AB的运动使回路在磁场
中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电
综上所述：产生感应电流的条件——只要穿过闭
教师设问：那么在其它情况下是否也因为磁通量
论多媒体演示：根据上述概括得出的结论，教师事先利用计算机软件
一、产生感应电流的条件：只要穿
三、分析导体中有无感应电流产生的板画学信息。
【小初高学习】2017_2018学年高中物理第一章电磁感应1电磁感应的发现2感应电流产生的条件学案教
1 电磁感应的发现2 感应电流产生的条件[目标定位] 1.知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程.2.通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件.3.能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感应产生的条件解决实际问题.一、电磁感应的发现1.奥斯特实验的启迪1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应.不少物理学家根据对称性的思考提出，既然电能产生磁，是否磁能产生电呢？2.电磁感应现象的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“由磁生电”的条件，产生的电流叫感应电流.法拉第将“磁生电”的现象分为五类：(1)变化中的电流；(2)变化中的磁场；(3)运动中的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5)运动中的导线.深度思考电流的磁效应与电磁感应有什么区别？答案电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”.电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”.“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象，弄清现象的因果关系是关键.例1下列属于电磁感应现象的是( )A.通电导体周围产生磁场B.磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动C.由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流D.电荷在磁场中定向移动形成电流解析根据引起电流原因的五类情况可知，导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流为电磁感应现象.故选项C正确.答案 C二、磁通量及其变化1.磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝BS，S为线圈的有效面积.如图1(a)所示.(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积.B⊥为B在垂直于S方向上的分量.如图(b)、(c)所示.(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，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，如图(d)所示.图12.磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.3.磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图2(a)所示.(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.图24.用磁感线的条数表示磁通量.当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即不同方向的磁感线的条数差.深度思考将两个同圆心但大小不同的线圈套在条形磁铁上，通过哪个线圈的磁通量大？答案通过小线圈的磁通量大.若穿过某一平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该面的合磁通量为磁感线的净条数.例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图3所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )图3A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定解析设闭合线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强，故Φ1>Φ2.将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向).故正确选项为C.答案 C磁通量虽然是标量，但有正、负.该题中线框由位置1平移到位置2和绕cd边翻转到位置2时，在位置2的磁通量大小都相等，但磁感线穿入的方向相反.例3边长L＝10cm的正方形线框有10匝，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图4所示，磁感应强度随时间的变化规律为B＝2＋3t (T)，求：图4(1)2s末穿过线框的磁通量.(2)第3s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ.解析(1)2s末穿过线框的磁感应强度B2＝(2＋3×2) T＝8T，由Φ＝BS sinθ，知2s末穿过线框的磁通量Φ＝B2S sinθ＝8×(0.1)2×sin30°Wb＝4×10－2Wb.(2)第3s内磁感应强度的变化ΔB＝3T，所以ΔΦ＝ΔBS sinθ＝3×(0.1)2×sin30°Wb＝1.5×10－2Wb.答案 (1)4×10－2Wb (2)1.5×10－2Wb(1)求解磁通量的变化量时要取有效面积； (2)磁通量的变化与线圈的匝数无关；(3)磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正、负不同.三、产生感应电流的条件1.导体在磁场中做切割磁感线运动如图5所示，将可移动导体棒AB 放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路.实验操作及现象如下：图52.如图6所示，实验操作及电流计指针的摆动情况如下：图63.(1)电路闭合；(2)磁通量发生变化.如果电路不闭合，不会产生感应电流，但仍会产生感应电动势，就像直流电路一样，电路不闭合，没有电流，但电源仍然存在.深度思考在螺线管A(如图7甲所示)中电流随时间变化的图像如图乙所示，则t＝t0时刻线圈B中有感应电流吗？图7答案有.虽然此时穿过B的磁通量为0，但磁通量在变化，感应电流的产生取决于Φ的变化，与Φ的大小无关.例4图中能产生感应电流的是( )解析根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流.答案 B(1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可.(2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，某时刻磁通量虽然是零但是如果在变化仍然可以产生感应电流.1．(磁通量的理解)六根绝缘的导线，在同一平面内组成四个相等的正方形，导线中通以大小相等的电流，方向如图8所示，在这个四个正方形区域中，指向纸面内且磁通量最大的区域是( )图8A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．Ⅳ答案 A解析由于是直线电流的磁场，6支电流在每个区域的磁感线的分布都有区别，只有逐一求出6支电流在每个区域的分磁通量之和，才能进行比较．设每支电流的磁感线穿过相邻区域的有两条，穿过较远区域的有1条，就可以作出穿过各区域的磁感线分布图，如图所示．故本题正确答案为A.2.(电磁感应现象)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案 D解析产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化.选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.3.(产生感应电流的判断)(多选)如图9所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框产生感应电流的是( )图9A.导线中的电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以AB边为轴转动答案ABD4.(磁通量的变化)一电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成θ＝45°角(如图10所示).当导线框以ab边为轴顺时针转过90°的过程中，穿过导线框abcd的磁通量的变化量ΔΦ＝____________.图10答案2BS(正、负均可)解析由Φ＝BS sinθ，θ＝45°知，初、末状态磁通量大小都为22BS，但由于初、末状态磁场穿过线框某一面方向相反，若选Φ初＝22BS，则Φ末＝－22BS，所以ΔΦ＝Φ末－Φ初＝－2BS，若选Φ初＝－22BS，则ΔΦ＝2BS.题组一电磁感应现象1.法拉第经过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应现象，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”真正联系起来.在下面几个典型的实验设计思想中，所做的推论后来被实验否定的是( )A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁性，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流可使在近旁静止的线圈中感应出电流B.既然磁铁可使近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可使近旁运动的线圈中感应出电流C.既然运动的磁铁可使近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可使近旁运动的导体中感应出电动势D.既然运动的磁铁可使近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可使近旁的线圈中感应出电流答案 A解析法拉第经过研究发现引起感应电流的原因都与变化和运动有关，B、C、D三项所叙述的情况都被实验证实了，A项中的推论不成立.2．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转化为电信号，下列说法中正确的是( )A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势答案 B解析当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就会跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是电磁感应现象，故B项正确，A、C、D项均错误．题组二磁通量及其变化的分析3.如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大、小两环的磁通量，则有( )图1A.Φ1>Φ2B.Φ1<Φ2C.Φ1＝Φ2D.无法确定答案 C解析对于大环和小环来说，磁感线的净条数没有变化，所以选C.4.如图2所示，ab是水平面内一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef，已知ef平行于ab.当ef向上竖直平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将 ( )图2A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终为零D.不为零，但保持不变答案 C解析作出磁感线穿过圆的情况的俯视图，如图所示，根据磁场具有对称性可以知道，穿入圆的磁感线的条数与穿出圆的磁感线的条数是相等的，故磁通量始终为零，C项正确.5.如图3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，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为( )图3A.Φa>ΦbB.Φa<ΦbC.Φa＝ΦbD.不能比较答案 A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S a<S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a<Φ，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa>Φb，故A正确.出b题组三有无感应电流的判断6.(多选)下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是( )答案BC解析A中导体虽然“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；B中线框的一部分导体“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；C中虽然与A近似，但由于是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流；D中尽管线框是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流.故选B、C.7.如图4所示，恒定的匀强磁场中有一个有小缺口的圆形的导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向．当线圈在此磁场中做下列哪种运动(均未出磁场)时，线圈能产生感应电流( )图4A．ab连在一起，线圈沿自身所在的平面做匀速运动B．线圈沿自身所在的平面做加速运动C．线圈绕任意一条直径做匀速转动D．ab连在一起，线圈绕任意一条直径做变速转动答案 D解析B、C两个选项错误的原因是线圈没有形成回路，A选项错误的原因是匀速平移不会改变磁通量的大小．8.(多选)如图5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，若井字形回路中有感应电流通过，则可能( )图5A.v1>v2B.v1<v2C.v1＝v2D.无法确定答案AB9.(多选)如图6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，下列方法中可行的是( )图6A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动C.以ad边为轴转动(小于60°)D.以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流；当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的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；当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流；当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于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).10.某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图7所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )图7A.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈B 的接头3、4接反D.蓄电池的正、负极接反答案 A解析 图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断.而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，电流的有无是否导致磁场发生变化，进而产生感应电流的情况.因而图中接法达不到目的.关键是开关没有起到控制电源接通、断开的作用，开关应串联到电源和接头1、2之间.11.如图8所示，固定于水平面上的金属架CDEF 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN 沿框架以速度v 向右做匀速运动.t ＝0时刻，磁感应强度为B 0，此时刻MN 到达的位置使MDEN 构成一个边长为l 的正方形.为使MN 棒中不产生感应电流，从t ＝0开始，磁感应强度B 应怎样随时间t 变化？请推导出这种情况下B 与t 的关系式.图8答案 B ＝B 0l l ＋vt解析 要使MN 棒中不产生感应电流，应使穿过线框平面的磁通量不发生变化，在t ＝0时刻，穿过线框平面的磁通量Φ1＝B 0S ＝B 0l 2设t 时刻的磁感应强度为B ，此时刻磁通量为Φ2＝Bl (l ＋vt )由Φ1＝Φ2得B ＝B 0l l ＋vt.。
2019_2020学年高中物理第一章电磁感应1电磁感应的发现2感应电流产生的条件学案教科版选修3_2
1 电磁感觉的发现2 感觉电流产生的条件[ 目标定位 ] 1. 知道奥斯特实验、电磁感觉现象，认识电生磁和磁生电的发现过程.2. 经过实验察看和实验研究，理解感觉电流的产生条件.3. 能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感觉产生的条件解决实质问题.一、电磁感觉的发现1.奥斯特实验的启示1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应. 许多物理学家依据对称性的思虑提出，既然电能产生磁，能否磁能产生电呢？2.电磁感觉现象的发现1831 年，英国物理学家法拉第发现了电磁感觉现象，即“由磁生电”的条件，产生的电流叫感觉电流 .法拉第将“磁生电”的现象分为五类：(1)变化中的电流； (2) 变化中的磁场； (3) 运动中的恒定电流； (4) 运动中的磁铁； (5) 运动中的导线 .深度思虑电流的磁效应与电磁感觉有什么差别？答案电流的磁效应是指电流四周产生磁场，即“电生磁” .电磁感觉现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电” . “电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确划分这两种现象，弄清现象的因果关系是重点.例 1以下属于电磁感觉现象的是()A.通电导体四周产生磁场B.磁场对感觉电流发生作用，阻挡导体运动C.因为导体自己电流发生变化，在回路中产生感觉电流D.电荷在磁场中定向挪动形成电流分析依据惹起电流原由的五类状况可知，导体自己电流发生变化，在回路中产生感觉电流为电磁感觉现象. 应选项 C 正确 .答案C二、磁通量及其变化1.磁通量的计算(1)B 与S垂直时：Φ＝，为线圈的有效面积. 如图 1(a) 所示 .BS S(2)B 与 S 不垂直时：Φ＝ BS⊥＝ B⊥ S，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积. B⊥为B在垂直于 S 方向上的重量.如图(b)、(c)所示.(3) 某线圈所围面积内有不一样方向的磁场时，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，如图(d) 所示 .图 12. 磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向同样、相反.3.磁通量的变化大概可分为以下几种状况：(1)磁感觉强度 B 不变，有效面积 S 发生变化.如图2(a)所示.(2)有效面积 S不变，磁感觉强度 B 发生变化.如图 (b) 所示 .(3) 磁感觉强度 B 和有效面积S 都不变，它们之间的夹角发生变化. 如图 (c) 所示 .图 24.用磁感线的条数表示磁通量 . 当回路中有不一样方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即不一样方向的磁感线的条数差.深度思虑将两个同圆心但大小不一样的线骗局在条形磁铁上，经过哪个线圈的磁通量大？答案经过小线圈的磁通量大 . 若穿过某一平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该面的合磁通量为磁感线的净条数 .例 2磁通量是研究电磁感觉现象的重要物理量，如图闭合线框共面，第一次将线框由地点 1 平移到地点3 所示，通有恒定电流的导线2，第二次将线框绕cd 边翻转到地点MN与2，设先后两次经过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和Φ2，则()图3A.Φ1>Φ 2B.Φ1 ＝Φ 2C.Φ1<Φ 2D. 没法确立分析设闭合线框在地点 1 时的磁通量为Φ 1，在地点2 时的磁通量为Φ 2，直线电流产生的磁场在地点 1 处比在地点 2 处要强，故Φ1>Φ 2.将闭合线框从地点 1 平移到地点2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，因此Φ 1＝|Φ2－Φ 1|＝Φ 1－Φ 2；将闭合线框从地点 1 绕cd边翻转到地点2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，因此ΔФ 2＝|(－Φ2)－Φ 1|＝Φ 1＋Φ 2(以本来穿过的方向为正方向，则以后从另一面穿过的方向为负方向 ). 故正确选项为 C. 答案 C磁通量固然是标量，但有正、负. 该题中线框由地点 1 平移到地点时，在地点 2 的磁通量大小都相等，但磁感线穿入的方向相反.2 和绕cd 边翻转到地点2例 3边长L＝10cm的正方形线框有10 匝，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图 4 所示，磁感觉强度随时间的变化规律为B＝2＋3t (T)，求：图 4(1)2s末穿过线框的磁通量 .(2) 第 3s 内穿过线框的磁通量的变化量Φ.分析(1)2s末穿过线框的磁感觉强度B2＝(2＋3×2) T＝8T，由Φ＝ BS sinθ，知2s末穿过线框的磁通量Φ ＝2sin θ＝ 8× (0.1)2×sin30 °Wb＝4×10 －2Wb.BS(2) 第 3s 内磁感觉强度的变化B＝3T，因此Φ ＝BS sinθ＝3×(0.1)2×sin30 °Wb＝1.5 ×10 －2Wb.答案－ 2×10－ 2 (1)4 ×10 Wb (2)1.5Wb1求解磁通量的变化量时要取有效面积；2磁通量的变化与线圈的匝数没关；3磁感线从不一样侧面穿过线圈时磁通量的正、负不一样.三、产生感觉电流的条件1.导体在磁场中做切割磁感线运动如图 5 所示，将可挪动导体棒AB搁置在磁场中，并和电流表构成闭合回路. 实验操作及现象以下：图5实验操作导体棒静止导体棒平行磁感线上、下运动导体棒垂直磁感线左、右运动实验现象( 有无电流无无有)2. 经过闭合回路的磁场发生变化如图 6 所示，实验操作及电流计指针的摇动状况以下：图 6察看电流计指针的摇动状况螺线管B螺线管B螺线管、操作 A B匝数少匝数多互相垂直开关接通瞬时稍微摇动较大摇动不摇动电流稳固不摇动不摇动不摇动开关断开瞬时稍微摇动较大摇动不摇动滑片迅速推进较大摇动最大摇动不摇动滑片迟缓推进稍微摇动较大摇动不摇动3.概括结论：产生感觉电流的条件(1)电路闭合；(2)磁通量发生变化 .假如电路不闭合，不会产生感觉电流，但仍会产生感觉电动势，就像直流电路同样，电路不闭合，没有电流，但电源仍旧存在 .深度思虑在螺线管 A(如图7甲所示)中电流随时间变化的图像如图乙所示，则 t ＝ t 0时辰线圈 B中有感觉电流吗？图 7答案有 . 固然此时穿过 B 的磁通量为0，但磁通量在变化，感觉电流的产生取决于Φ 的变化，与Φ的大小没关 .例 4图中能产生感觉电流的是()分析依据产生感觉电流的条件： A 选项中，电路没有闭合，无感觉电流； B 选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感觉电流； C 选项中，穿过线圈的磁感线互相抵消，Φ 恒为零，无感觉电流； D 选项中，磁通量不发生变化，无感觉电流.答案B1 电路闭合和磁通量发生变化是产生感觉电流的两个条件，两者缺一不行.2磁通量发生变化，其主要内涵表此刻“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感觉电流，某时辰磁通量固然是零可是假如在变化仍旧能够产生感觉电流.1．( 磁通量的理解 ) 六杜绝缘的导线，在同一平面内构成四个相等的正方形，导线中通以大小相等的电流，方向如图 8 所示，在这个四个正方形地区中，指向纸面内且磁通量最大的地区是 ()图 8A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．Ⅳ答案A分析因为是直线电流的磁场， 6 支电流在每个地区的磁感线的散布都有差别，只有逐个求出 6 支电流在每个地区的分磁通量之和，才能进行比较．设每支电流的磁感线穿过相邻地区的有两条，穿过较远地区的有 1 条，就能够作出穿过各地区的磁感线散布图，以下图．故此题正确答案为 A.2.( 电磁感觉现象 ) 在法拉第时代，以下考证“由磁产生电”假想的实验中，能察看到感觉电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表构成一闭合回路，而后察看电流表的变化B.在一通电线圈旁搁置一连有电流表的闭合线圈，而后察看电流表的变化C.将一房间内的线圈两头与相邻房间的电流表连结，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去察看电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬时，察看电流表的变化答案 D分析产生感觉电流一定知足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化.选项A、 B 电路闭合，但磁通量不变，不可以产生感觉电流，应选项A、 B 不可以察看到电流表的变化；选项 C 知足产生感觉电流的条件，也能产生感觉电流，可是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，应选项C也不可以察看到电流表的变化；选项 D 知足产生感应电流的条件，能产生感觉电流，能够察看到电流表的变化，因此选 D.3.( 产生感觉电流的判断)( 多项选择 ) 如图 9 所示，竖直搁置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在以下状况中线框产生感觉电流的是()图 9A.导线中的电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以 AB边为轴转动答案 ABD4.( 磁通量的变化 ) 一电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd处在磁感觉强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成θ＝45°角 ( 如图 10 所示 ). 当导线框以ab边为轴顺时针转过90°的过程中，穿过导线框abcd 的磁通量的变化量Φ＝____________.图 10答案 2 ( 正、负均可 )BS2分析由Φ＝ BS sinθ，θ ＝45°知，初、末状态磁通量大小都为2 BS，但因为初、末状态磁场穿过线框某一面方向相反，若选Φ＝2＝－2BS，因此Φ ＝Φ－Φ初2 BS，则Φ末2末初＝－2BS，若选Φ初＝－2BS，则Φ＝ 2BS.2题组一电磁感觉现象1.法拉第经过精心设计的一系列实验，发现了电磁感觉现象，将历史上以为各自独立的学科“电学”与“磁学”真实联系起来 . 在下边几个典型的实验设计思想中，所做的推论以后被实验否认的是 ()A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁性，静电荷可使近旁的导体表面感觉出电荷，那么静止导线上的稳恒电流可使在近旁静止的线圈中感觉出电流B.既然磁铁可使近旁运动的导体中感觉出电动势，那么稳恒电流也可使近旁运动的线圈中感觉出电流C.既然运动的磁铁可使近旁静止的线圈中感觉出电流，那么静止的磁铁也可使近旁运动的导体中感觉出电动势D.既然运动的磁铁可使近旁的导体中感觉出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可使近旁的线圈中感觉出电流答案A分析法拉第经过研究发现惹起感觉电流的原由都与变化和运动相关，B、 C、 D 三项所表达的状况都被实考证明了， A 项中的推论不建立.2．唱卡拉 OK用的话筒内有传感器，此中一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转化为电信号，以下说法中正确的选项是()A．该传感器是依据电流的磁效应工作的B．该传感器是依据电磁感觉原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感觉电动势答案B分析当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就会随着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感觉电流，从而将声音信号转变为电信号，这是电磁感觉现象，故 B 项正确， A、 C、 D项均错误．题组二磁通量及其变化的剖析3.如图 1 所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场方向搁置的两个圆环，分别用Φ 1 和Φ 2 表示穿过大、小两环的磁通量，则有()A. Φ1>Φ2 C.Φ1＝Φ2图 1B. Φ1<Φ2 D. 没法确立答案C分析关于大环和小环来说，磁感线的净条数没有变化，因此选 C.4. 如图 2 所示，ab是水平面内一个圆的直径，在过ab 的竖直平面内有一根通电直导线ef ，已知ef平行于ab.当ef向上竖直平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将()图 2A.渐渐增大B.渐渐减小C.一直为零D.不为零，但保持不变答案C分析作出磁感线穿过圆的状况的俯视图，以下图，依据磁场拥有对称性能够知道，穿入圆的磁感线的条数与穿出圆的磁感线的条数是相等的，故磁通量一直为零， C 项正确 .5.如图 3 所示，a、b是两个同平面、齐心搁置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φ a、Φ b 的大小关系为()图 3A.Φ a>Φ bB.Φ a<Φ bC.Φ a＝Φ bD.不可以比较答案A分析条形磁铁磁场的磁感线的散布特色是：①磁铁内外磁感线的条数同样；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外面磁感线的散布是两头密、中间疏.两个齐心搁置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，经过此中的磁感线的俯视图以下图，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，因为两圆环面积S a<S b，两圆环的Φ 进同样，而Φ 出a<Φ出 b，因此穿过两圆环的有效磁通量Φ a>Φ b，故A正确.题组三有无感觉电流的判断6.( 多项选择 ) 以下状况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，此中线框中有感觉电流的是()答案BC分析 A 中导体固然“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并无发生变化，没有感应电流； B 中线框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数愈来愈少，线框中有感觉电流； C 中固然与 A 近似，但因为是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增添，线框中有感觉电流；D中只管线框是部分切割，但磁感线条数不变，无感觉电流.应选 B、 C.7.如图 4 所示，恒定的匀强磁场中有一个有小缺口的圆形的导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向．当线圈在此磁场中做以下哪一种运动( 均未出磁场 ) 时，线圈能产生感觉电流()图 4A．ab连在一同，线圈沿自己所在的平面做匀速运动B．线圈沿自己所在的平面做加快运动C．线圈绕随意一条直径做匀速转动D．ab连在一同，线圈绕随意一条直径做变速转动答案D分析B、 C 两个选项错误的原由是线圈没有形成回路， A 选项错误的原由是匀速平移不会改变磁通量的大小．8.(多项选择)5 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. 导轨如图上有两条可沿导轨自由挪动的金属棒ab、cd，与导轨接触优秀. 这两条金属棒ab、cd 的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感觉电流经过，则可能()图 5A. v >v2B. v <v211C. v1＝v2D. 没法确立答案AB9.( 多项选择 ) 如图 6 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觉电流，以下方法中可行的是()图 6A.将线框向左拉出磁场B.以 ab 边为轴转动C.以 ad 边为轴转动(小于60°)D.以 bc 边为轴转动(小于60°)答案 ABC分析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线运动，或许说穿过线框的磁通量减少，因此线框中将产生感觉电流；当线框以 ab 边为轴转动时，线框的cd 边的右半段在做切割磁感线运动，或许说穿过线框的磁通量在发生变化，因此线框中将产生感觉电流；当线框以ad 边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，因此在这个过程中线框中会产生感觉电流. 假如转过的角度超出60°(60 °～ 300°) ，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感觉电流；当线框以bc 边为轴转动时，假如转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量一直保持不变( 其值为磁感觉强度与矩形线框面积的一半的乘积).10. 某学生做察看电磁感觉现象的实验，将电流表、线圈 A 和B、蓄电池、开关用导线连结成如图7 所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原由是()图 7A.开关地点接错B.电流表的正、负极接反C.线圈 B的接头3、4接反D.蓄电池的正、负极接反答案A分析图中所示开关的连结不可以控制含有电源的电路中电流的通断. 而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬时，电流的有无能否致使磁场发生变化，从而产生感觉电流的状况 .因此图中接法达不到目的 . 重点是开关没有起到控制电源接通、断开的作用，开关应串连到电源和接头1、2之间 .11. 如图 8 所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒 MN沿框架以速度v 向右做匀速运动 .t＝ 0时辰，磁感觉强度为0，此时辰抵达的地点使构B MN MDEN成一个边长为 l 的正方形.为使 MN棒中不产生感觉电流，从 t ＝0开始，磁感觉强度 B应如何随时间 t变化？请推导出这类状况下 B 与 t 的关系式.图 8B0 l答案B＝l＋vt分析要使棒中不产生感觉电流，应使穿过线框平面的磁通量不发生变化，在t ＝0 时辰，MN穿过线框平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2设 t 时辰的磁感觉强度为B，此时辰磁通量为Φ 2＝Bl(l＋vt)B0l由Φ 1＝Φ 2 得B＝l＋vt.。
高中物理第一章电磁感应1.1-1.2电磁感应的发现感应电流产生的条件学案教科版选修3-2(2021
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1 电磁感应的发现2 感应电流产生的条件[学习目标] 1。
理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
3。
了解磁通量的定义及变化.一、奥斯特实验的启迪1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应。
二、电磁感应现象的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应,产生的电流叫感应电流.三、感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生。
［即学即用］1。
判断下列说法的正误。
(1）若把导线东西放置,当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.（×)（2）奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象。
（√）（3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.（×）(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应。
( ×）2.如图1所示,条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针 (填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表G的指针 (填“不偏转"或“偏转”).图1答案偏转不偏转一、磁通量及其变化[导学探究] 如图2所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.图2（1）分别求出B⊥S（图示位置）和B∥S(线框绕OO′转90°）时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.(2）由图示位置绕OO′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？答案（1）BS0 (2)12BS减少了错误!BS［知识深化]1。
高中物理第一章1电磁感应的发现2感应电流产生的条件课件教科版选修3
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解析:(1)解法一:在初始位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,
可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=Ssin θ,所以Φ1=BSsin θ.在末位
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探究一 探究二
Φ 变化的四种情况
举例
B 和 S 都变化
B 和 S 大小都 不变,但二者 之间的夹角变
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注意:此时可由 ΔΦ=Φt-Φ0 计算并判断
磁通量是否变化
线圈在磁场中转动时
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4.发现电磁感应现象的意义. 电磁感应的发现,使人们发明了发电机,把机械能转化成电能;使 人们发明了变压器,解决了电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感应电动机,反过来把电能转化成机械 能.电磁感应为发电、输电和用电等技术创新全面地提供了条件, 使人类迈进了电气化时代.
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答案:(1)BSsin θ -BScos θ (2)-BS(cos θ+sin θ)
反思(1)公式Φ=B·S的成立是有条件的,即B与S相互垂直,若不垂
直,则可通过分解B或寻找S在垂直于B平面内的投影面积来处
理.(2)Φ、ΔΦ都是标量,但有正、负之分.
2021_2022学年高中物理第一章电磁感应1.2感应电流产生的条件学案教科版选修3_2202103
电磁感应的发现感应电流产生的条件必备知识·自主学习一、电磁感应的发现1.“电生磁”的发现:1820年,奥斯特发现了电流的磁效应。
2.“磁生电”的发现:1831年,法拉第发现了电磁感应现象。
3.法拉第的分类:这些现象叫电磁感应,由电磁感应现象产生的电流叫感应电流。
4.电磁感应规律发现的意义:(1)电磁感应的发现,使人们发明了发电机,把机械能转化成电能;同时又使人们发明了变压器,解决了电能远距离传输中能量大量损耗的问题。
(2)使人们制造出了结构简单的感应电动机反过来把电能转化成机械能。
使人类迈进了电气化时代。
(3)电磁感应的发现不仅对物理学和现代技术的发展做出了划时代的贡献,而且对整个现代文明的发展有着深刻的影响。
二、探究感应电流产生的条件甲乙(1)图甲中,AB 棒如何运动,灵敏电流计的指针才会摆动?(2)图乙中,有哪些方式可让灵敏电流计的指针摆动?提示:(1)左右摆动。
(2)①开关闭合或断开。
②A 插入B 中或从B 中拔出。
③移动滑动变阻器的滑片。
1.导体在磁场中做切割磁感线的运动: 实验操作实验现象(指针是否摆动)分析论证导体棒静止不摆动 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中有感应电流产生导体棒平行磁感线运动 不摆动导体棒切割 摆动磁感线运动2.通过闭合回路的磁场发生变化:实验操作电流计指针摆动情况分析论证螺线管B匝数少螺线管B匝数多开关接通瞬间摆动摆动线圈B中磁通量变化时有感应电流产生,磁通量变化越快,摆角越大,电流越大,线圈B的匝数越多,摆动时角度越大,电流越大电流稳定不摆动不摆动开关断开瞬间摆动摆动A、B螺线管相对运动摆动摆动滑片快速推动摆动摆动滑片缓慢推动摆动摆动3.感应电流产生的条件:大量实验证实,穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生。
关键能力·合作学习知识点一磁通量和磁通量的变化1.磁通量:(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
「精品」高中物理第一章电磁感应第一节电磁感应现象第二节产生感应电流的条件学案粤教版选修32
第一节 电磁感应现象第二节 产生感应电流的条件行定性和定量的判断．一、电磁感应现象1．奥斯特实验揭示了通电导线周围有磁场．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁确实能产生电．2．由磁生电的现象叫做电磁感应现象，由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流．预习交流1科拉顿为什么没有观察到电磁感应现象？答案：在科拉顿实验中，电磁感应现象已经发生，科拉顿之所以没有观察到实验现象，是因为他将反映有感应电流产生的电流计放到了另一房间，而电磁感应现象仅在磁铁插入线圈的瞬间产生，即只在穿过闭合线圈的磁通量发生变化时产生。
二、产生感应电流的条件1．引起磁通量变化的原因是各不相同的，可能是闭合电路或闭合电路一部分的磁感应强度发生变化，或者是闭合电路在磁场中的面积发生变化，也可能是闭合电路与磁场的夹角发生变化．2．不论何种原因，只要使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． 预习交流2把一个铜环放在匀强磁场中，使环的平面与磁场的方向垂直，如图（a ），如果使环沿着磁场的方向移动，铜环是否产生感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的，如图（b ），是否产生感应电流？为什么？答案：（a ）中无感应电流，（b ）中有感应电流，因为（a ）中磁场是均匀的，穿过闭合铜环中的磁通量不发生变化，而（b ）中磁场是不均匀的，当铜环在（b ）中沿磁场方向运动时，磁通量发生了变化．一、导体在磁场中做切割磁感线的运动1．如图所示的N 、S 极间的磁感线分布，具有什么特点？答案：如题图所示的N 、S 极间，除边沿外，为匀强磁场．其间的磁感线为由N 极指向S 极的均匀分布的磁感线．2．如上题图所示，当导体ab在磁场中分别垂直于磁感线与沿着磁感线运动时，是否均有感应电流产生？答案：当导体ab垂直磁感线运动时，有感应电流产生；当导体ab沿着磁感线运动时，没有感应电流产生．3．“当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生．”此句话中的“切割”是否就是指导体ab垂直磁感线运动？答案：导体ab垂直磁感线运动只是导体ab切割磁感线的一种形式．只要导体ab不沿磁感线方向运动．即导体ab的运动方向不与磁感线方向平行，导体ab就一定会切割磁感线，一般我们将ab 垂直磁感线的运动叫正切割，把不垂直、不平行磁感线的运动叫斜切割．实验中，我们之所以让导体ab垂直磁感线运动，是因为同等条件下，正切割时产生的感应电流最大，实验现象最明显．如图所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd由实线位置在水平面内向右平动，逐渐移动到虚线位置，这个过程中线框abcd中是否有感应电流产生？答案：有感应电流产生．解析：在整个线框abcd向右运动过程中，导线ad、bc切割磁感线，导线ab、cd不切割磁感线，但导线ad、bc处的磁感线疏密不同，即线框abcd在运动过程中，穿过整个线框的磁通量发生了变化，故线框abcd中会有感应电流产生．闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，穿过整个闭合电路的磁通量是变化的，故闭合电路中有感应电流产生．整个闭合电路都在磁场中运动切割磁感线时，如果穿过整个闭合电路的磁通量发生变化，则闭合电路中有感应电流产生；如果穿过整个闭合电路的磁通量没有发生变化，则闭合电路中没有感应电流产生．二、磁通量1．磁通量怎样表示？它的物理意义是什么？答案：磁通量用字母Φ表示．它的物理意义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面S，我们把B与S的乘积BS叫做穿过这个面积的磁通量．它还可以理解为垂直穿过某一平面的磁感线的条数．2．在匀强磁场中怎样计算磁通量？答案：（1）B与S垂直时：Φ＝BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．（2）B与S不垂直时：Φ=BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S的两个分量，则Φ=B⊥S，如图所示，Φ=BS sinθ．（3）某线圈平面内有不同方向的磁场时：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．3．在非匀强磁场中，怎样分析磁通量的变化？答案：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．两个圆环A、B如图所示放置，且半径R A＞R B，一条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心处，且与圆环平面垂直，则穿过A、B环的磁通量ΦA和ΦB的关系是（）．A．ΦA＞ΦB B．ΦA＝ΦBC．ΦA＜ΦB D．无法确定答案：C解析：因为有两个方向的磁感线穿过线圈，磁通量应是磁感线抵消之后所剩余的净条数．从上向下看，穿过圆环A、B的磁感线如图所示，磁感线有进有出，A、B环向外的磁感线条数一样多，但A环向里的磁感线条数较多，抵消得多，净剩条数少，所以ΦA＜ΦB，选C．1．当有两个方向的磁感线穿过某一回路时，求磁通量时要按求代数和的方法求合磁通量（即穿过回路面积的磁感线的净条数）．2．线圈为多匝时，不影响磁通量的计算，即Φ≠NBS，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响．3．若线圈面积S1大于磁场区域面积S2，如图，那么Φ＝BS中的S应指闭合电路中处于磁场中的那部分有效面积S2．三、产生感应电流的条件1．闭合导体回路的一部分导体在磁场中运动时一定产生感应电流吗？导体切割磁感线运动是什么样的运动？答案：不一定，闭合导体回路的一部分导体在磁场中运动时，若其速度方向与磁场方向平行，则不能产生感应电流；导体切割磁感线运动，是导体的运动方向和磁感线的方向不平行的运动．2．穿过闭合电路的磁通量的变化方式有哪些？答案：（1）磁场不变，闭合电路的面积发生变化，例如教材图1－2－1的实验中导体ab垂直于磁感线运动时．（2）闭合电路的面积不变，磁场发生变化，例如教材图1－2－3的实验中闭合开关、滑片快速推动和滑片慢速推动时．（3）线圈平面和磁场方向的夹角θ发生变化，引起穿过线圈的磁通量发生变化．即B、S不变，θ变化．以后学到的交流电的产生即属于此情况．（4）磁场、线圈面积都发生变化，引起穿过线圈的磁通量变化．在高中阶段几乎不涉及这种情况．3．如图所示，电吉他的弦是磁性材料，已被磁化成永磁体．当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器，把声音播放出来．请解释电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料？答案：弦是永磁体，弦振动时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流．不能改用尼龙材料．4．在地球赤道上空，从飞机上投下一个巨大的闭合铜线圈，线圈平面朝向地球北极，这个线圈中会产生感应电流吗？为什么？答案：地磁场类似于条形磁铁的磁场，当闭合铜线圈竖直下落时，穿过线圈的磁通量越来越大，所以线圈中会产生感应电流．一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？答案：5.5×10－3Wb解析：线圈横截面是正方形时的面积S1＝L2＝（0.20）2 m2＝4.0×10－2 m2穿过线圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2 Wb＝2.0×10－2 Wb横截面形状为圆形时，其半径r＝4L/（2π）＝2L/π横截面积大小S2＝π（2L/π）2＝16/（100π）m2穿过线圈的磁通量Φ2＝BS2＝0.50×16/（100π）Wb≈2.55×10－2 Wb所以，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝（2.55－2.0）×10－2 Wb＝5.5×10－3 Wb．1．感应电流产生的条件（1）电路闭合（2）穿过电路的磁通量发生变化2．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，而分析磁通量是否有变化，关键是分清磁感线的分布，即分清磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化及有效磁场面积的变化．3．磁通量及磁通量的变化量与匝数无关，求Φ及ΔΦ时，不去考虑线圈匝数n．4．对于穿过某一平面的双向磁场，Φ应表示的是合磁通量的大小．5．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的贯穿方向．1．发电机的基本原理是电磁感应，发现“磁生电”现象的科学家是（）．A．安培 B．奥斯特 C．法拉第 D．欧姆答案：C解析：安培提出分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了“磁生电”现象，欧姆通过实验得出了欧姆定律．2．关于感应电流的产生，下列说法中正确的是（）．A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B．穿过螺线管的磁通量变化时，螺线管的内部就一定有感应电流产生C．线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量变化，线框中也没有感应电流D．只要闭合电路的一部分做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流答案：C解析：如果闭合电路磁通量不变化，不会产生感应电流，故A项错，B项中螺线管中的磁通量变化，但螺线管不一定闭合，故不一定有感应电流产生，D项中闭合电路的一部分做切割磁感线运动，但该回路中的磁通量不一定变化，因而不一定有感应电流产生．3．线框平面与直导线共面，若使线框从图示位置向上移动到直导线的上方的对称位置，如下图所示，在整个过程中，穿过线框的磁通量将（）．A．先增大后减小B．先增大后减小，再增大后又减小C．先减小后增大，再减小后又增大D．先增大后不变，再又减小答案：B解析：线框从图示位置向上移动到上边与直导线重合的过程中，磁通量增大；再移动到中央位置的过程中，向里的磁感线减少，向外的磁感线增多，向里的合磁通量减小到零，再移动到下边与直导线重合的过程中，向外的合磁通量增大；然后再向上远离直导线的过程中，向外的磁通量又减小．4．如图所示，将一个矩形线圈ABCD放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流（）．A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动C．矩形线圈绕AB边转动D．矩形线圈绕BC边转动答案：C解析：根据产生感应电流的条件可知，判断闭合线圈中是否产生感应电流，关键是判断线圈中磁通量是否发生变化．A项中，矩形线圈做平行于磁感线的平移运动，磁通量不发生变化，无感应电流．B项中，矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动，磁通量不发生变化，不产生感应电流．C项中，矩形线圈绕AB边转动，穿过线圈的磁通量必发生变化，会产生感应电流．D项中，矩形线圈绕BC 边转动，没有磁感线穿过线圈，磁通量恒为零，线圈中没有感应电流．5．下列各图中的线框或导线按如图所示的方向在匀强磁场中运动时，能产生感应电流的是（）．答案：B解析：A、C项中磁通量没有发生变化，无感应电流产生；D项中电路不闭合，不具备产生感应电流的条件；B项中，穿过闭合线圈的磁通量在减少，有感应电流产生．。
2020-2021学年高中物理 第一章 电磁感应 2 感应电流产生的条件教案1 教科版选修3-2
电磁感应现象●教学目标：1．知识与技能：（1）理解什么是电磁感应现象．（2）掌握产生感应电流的条件．（3）通过学生探究性实验，观察、分析、归纳、总结出利用磁场产生电流的条件，培养学生分析归纳能力、创新能力以及交流合作的能力．2．过程与方法：（1）通过寻找“磁生电”的过程体现了实验探究的方法．（2）通过分析“磁生电”本质的过程体现了分析归纳的方法（3）通过“电生磁”与“磁生电”类比的过程体现了逆向思维的方法．3．情感、态度与价值观：（1）通过有趣的“双弹簧”和“单铜环”演示实验，提高学生对物理的学习兴趣，激发学生的求知欲．（2）在学生分组实验寻找多种“磁生电”方法的过程中，让学生体验探究的乐趣，培养学生实事求是的态度和勤于思考、勇于探索的精神．（3）通过学生了解科学家法拉第历经十年得出物理规律的过程，培养学生勇于探索、坚韧不拔的意志．●教学重点和难点：（1）教学重点：让学生通过实验探究得出产生感应电流的条件．（2）教学难点：磁通量概念的引入．●教学用具：演示实验1：弹簧（2个）、条形磁铁（2个）、螺线管（2个）、导线（2根）及实验面板演示实验2：单铜环（1个）、演示电流表（1个）、微电流放大器（1个）、导线（4根）学生实验：电流表、大螺线管、小螺线管、滑动变阻器、开关、电源、导线若干、条形磁铁、蹄形磁铁、线圈●课型：新授课●主要教法：实验法讲解法探究分析法●教学设计思路：板块1：创造情景，设疑导入板块2：复习回忆，情景再现板块3：引导启发，实验探究板块4：师生互动，理论分析板块5：史实教育，总结提升●设计特色：（1）突破现有教材对电磁感应现象的呈现形式，先研究产生感应电流的条件，再引入磁通量的概念．（2）“双弹簧”演示实验的巧妙设计，既激发了学生的学习欲望，又通过最后对该实验两个角度的解释，使得课堂教学首尾呼应，完整统一．（3）对显示微小感应电流的突破性设计．●教学过程：学流程认知和期待学习任务和收获源安排的评价开始本节课将会学到什么呢？屏幕显示：课题封面明确本节课将要研究的内容幻灯片封面是课件的“脸”，不仅要好看，而且也要讲究内涵，封面的图片明确了主题创设情景设疑导入A条形磁铁的振动为什么会引起B的振动？介绍实验器材，提醒学生关注点，演示实验1：双弹簧振动观察实验现象并思考产生的原因演示实验提高学生对物理的学习兴趣，激发学生的求知欲提出初中学过哪些提出问题：回忆初中已学“磁生电”的方回忆已有“磁生学生实验认知具有连续性，问题激活思维“磁生电”知识？法，并给出实验器材电”知识，并实验验证在已有知识的基础上进行延伸实验探究还可以用什么方法“磁生电”？给出实验器材，设计“磁生电”的实验方案选择合适的实验器材；连接电路图；找出“磁生电”的方法学生分组实验在自由且紧张的环境中，让学生体验探究的乐趣，培养学生实事求是的态度和勤于思考、勇于探索的精神小螺线管中电流不变，相对线圈运动会怎样呢？小螺线管插入、拔出大螺线管时有电流产生实验分析这些实验本质上有共性吗？课件展示三个实验，寻找共同点讨论总结“磁生电”的本质，得到磁通量的概念多媒体课件利用多媒体课件将抽象的磁场问题形象化，在寻找本质的过程中自然的生成磁通量的概念，改变了现有教材对磁通量的呈现形式，符合知规律．思维拓展磁通量变化就一定会有电流吗？演示实验2：单匝铜环、微电流放大器与电流表相连组成闭合回路，在地磁场中翻转，产生感应电流；归纳总结：无论用什么方法，只要闭合回路的磁通量发生变化，就有感应电流观察实验现象，分析实验原因演示实验微电流放大器接入前后电流表指针偏转情况对比，加深了对产生感应电流条件的理解史实教育谁发现的电磁感应现象？屏幕显示：法拉第了解物理史实幻灯片通过学生了解科学家法拉第历经十年得出物理规律的过程，培养学生勇于探索、坚韧不拔的回扣引入 现在能解释“双弹簧”的实验现象吗？ 鼓励学生尝试解释演示实验1现象的成因当堂应用电磁感应现象的知识解释引入实验，并从能量的角度加以说明 演示 实验 教学设计首尾呼应、完整清晰，又从能量的角度解释现象，使学生对知识的认知得以升华总结提升能从能量的角度重新认识前面的三个实验吗？ 分析三个实验过程的能量转化，屏幕显示：发电机和变压器 电磁感应现象产生的过程就是能量转化的过程 多媒体课件将所学的知识与生活实践相联系，体现了物理知识来源于生活又应用于生活结 束 语 由于发电机和变压器的研制成功，使人们可以大规模的利科学就在我们身边幻灯片再次体现三维目标●板书设计：电磁感应现象实验探究（学生板书）理论分析1．S变化，B不变2．B变化，S不变Ф变3．B变化，S不变4．5．。
高中物理第1章电磁感应第1节电磁感应现象第2节产生感应电流的条件 (2)
12/10/2021
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“三看”巧判是否产生感应电流
12/10/2021
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自主预习 探新知
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一、电磁感应现象 1．“电生磁”的发现 1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应． 2．“磁生电”的发现 1831 年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．
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对 B 线圈：磁通量变化量的大小 ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝ (0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb≈1.3×10－4 Wb.
(2)对 C 线圈：Φ1′＝Bπr2 磁场方向转过 30°时，Φ2′＝Bπr2cos 30° 磁通量变化量的大小 ΔΦC＝|Φ2′－Φ1′|＝Bπr2(1－cos 30°)＝ 0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb. [答案] (1)1.3×10－4 Wb 1.3×10－4 Wb
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C [小磁针在磁场作用下运动，说明了电流的磁效应，故 A 错误； 通电导线在磁场中受到磁场力而运动，说明磁场对通电导线有力的作用， 由图示可知，B、D 只能说明磁场对通电导线有力的作用，故 B、D 错误； 导体棒切割磁感线产生感应电流的现象是电磁感应现象，由图示可知，C 是电磁感应现象，故 C 正确．]
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第三十五页ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ共五十页。
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思路点拨：解答本题应把握以下两点：①条形磁铁周围的磁感线特 点．②穿过线圈的磁通量与磁铁内、外的磁感线都有关．
D [由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正 方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，线圈中不产生感应电流，故 A、 B、C 错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产 生感应电流，D 对．]
高中物理第1章电磁感应12电磁感应的发现感应电流产生的条件课件教科版选修32
[合作探讨] 探讨1：如图1-1-4所示，当导体棒ad向右运动时，穿过abcd的磁通量有没有 发生改变？闭合回路中有无感应电流？
图1-1-4 【提示】 磁通量发生改变，有感应电流产生．
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探讨2：如图1-1-5所示，穿过闭合回路的磁通量有没有发生改变？闭合回路 中有无感应电流？
【答案】 BC在下列选项中，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导 线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回 路中会有感应电流产生的是( )
【导学号：31310002】
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【解析】 利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导 线上各点为圆心的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流 产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中 穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为 0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流；B中线圈 平面与磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流；C中穿 过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，穿过线 圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生；D中线圈的磁通量ΦD不为0， 当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生．
第六页，共40页。
[合作探讨] 探讨1：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观 点？ 【提示】 奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够 引发磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流．法拉第坚信：磁与电之间也应 该有类似的“感应”．
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第1、2节 电磁感应的发现__感应电流产生的条件一、电磁感应现象1．探索过程(1)奥斯特的“电生磁”：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。
(2)磁与电的关系的探索：在磁生电的探索历程中，有多位科学家致力于磁与电的关系的研究，如安培、毕奥、萨伐尔、科拉顿等。
(3)法拉第的“磁生电”：①实验装置：如图111所示，在软铁环上分别绕上线圈A 、B ，线圈A 通过滑动变阻器、开关与电源相连，线圈B 与电流计连接。
图111②实验现象：只在电路接通和断开的瞬间，电流计指针才会发生偏转，且两种情况下指针的偏转方向相反。
2．两个概念1.奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象。
2．法拉第将“磁生电”的现象分为五类：(1)变化中的电流；(2)变化中的磁场；(3)运动中的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5)在磁场中运动的导体。
3．感应电流：由电磁感应现象产生的电流。
4．感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(1)电磁感应：磁生电的现象。
(2)感应电流：由电磁感应现象产生的电流。
二、探究感应电流产生的条件1．实验探究探究1(1)实验装置：如图112所示，将导轨、可移动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭合电路。
图112(2)实验操作：分别让导体AB在磁场中静止、平行于磁感线运动、切割磁感线运动，观察电流计指针的偏转情况。
(3)实验结论：当导体棒做切割磁感线运动时，通过闭合电路的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生。
探究2(1)实验装置：如图113所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成电路，螺线管A放在螺线管B内，螺线管B与电流计组成一个闭合电路。
图113(2)实验过程：2．感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化。
1．自主思考——判一判(1)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象。
(√)(2)闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流。
(×)(3)闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流。
(×)(4)穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流。
(√)(5)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。
(×)(6)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。
(√)2．合作探究——议一议(1)很多科学家致力于磁与电的关系的探索，为什么他们在磁生电的研究中没有成功？提示：很多科学家在实验中没有注意磁场的变化、导体与磁场之间的相对运动等环节，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。
(2)怎样理解“电生磁”？提示：电流周围存在磁场是无条件的，无论电流是恒定不变的，还是变化的，只要有电流，它的周围就一定有磁场。
(3)怎样理解“磁生电”？法拉第总结了哪些情况“磁生电”？提示：“磁生电”是有条件的，即有“磁”不一定有“电”。
法拉第将“磁生电”的现象分为五类：①变化中的电流；②变化中的磁场；③运动中的恒定电流；④运动中的磁铁；⑤运动中的导线。
1．对磁通量的理解(1)当S⊥B时，Φ＝BS；当S∥B时，Φ＝0；当S与B的夹角为θ时，Φ＝BS sin θ。
(2)公式Φ＝BS中的S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。
(3)S内有不同方向的磁场时，应先分别计算不同方向磁场的磁通量，然后规定从某个面穿入的磁通量为正，从该面穿出的磁通量为负，最后求代数和。
(4)有多匝线圈时，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响，故磁通量的计算也与匝数无关。
2．求磁通量的变化的三种方法方法一：当磁感应强度B不变，而磁感线穿过的有效面积S变化时，则穿过回路的磁通量的变化量ΔΦ＝Φt－Φ0＝B·ΔS。
方法二：当磁感应强度B变化，而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量ΔΦ＝Φt－Φ0＝ΔB·S。
方法三：若磁感应强度B和回路面积S同时变化，则穿过回路的磁通量的变化量ΔΦ＝Φt－Φ0。
注意：此时，ΔΦ＝Φt－Φ0≠ΔB·ΔS。
[典例] 两个圆环A、B如图114所示放置，且圆环半径R A>R B，一条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心处，且与圆环平面垂直，则穿过A、B环的磁通量ΦA和ΦB的关系是( )图114A．ΦA>ΦB B．ΦA＝ΦBC．ΦA<ΦB D．无法确定[思路点拨]磁通量可以形象地理解为穿过线圈的磁感线的条数；若该线圈内有磁感线穿进和穿出两种情况，可以把磁通量理解为穿过线圈的净磁感线条数。
[解析] 解题时要注意有两个方向的磁感线穿过圆环，磁通量应是抵消之后剩余的磁感线的条数。
从上向下看，穿过圆环A、B的磁感线如图所示，磁感线有进有出，A、B环向外的磁感线条数一样多，但A环向里的磁感线条数较多，抵消的条数多，净剩条数少，所以ΦA<ΦB，C正确。
[答案] C磁通量是标量，但有正、负之分。
在所研究的闭合电路内有磁感线穿进和穿出两种情况时，若规定穿进的磁通量为正，则穿出的磁通量为负。
1．六根绝缘的导线，在同一平面内组成四个相同的正方形，导线中通以大小相等的电流，方向如图115所示。
在这四个正方形区域中，指向纸面向里且合磁通量最大的区域是( )A．Ⅰ B．ⅡC．Ⅲ D．Ⅳ图115解析：选A 由于是直线电流的磁场，六支电流在每个区域都有磁感线的分布，只有逐一分析六支电流在每个区域的合磁通量，才能进行比较。
假设每支电流的磁感线穿过相邻区域的有2条，穿过较远区域的有1条，这样可以作出穿过各区域的磁感线分布图，如图所示，分析可知选项A正确。
2.如图116所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm。
在纸面内先后放上不同的圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,10匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝。
问：(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量改变了多少？(2)当磁场维持0.8 T不变而方向转过30°角的过程中，C中磁通量改变了多少？图116解析：(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＝1.256×10－4 Wb。
对B线圈：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|≈(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4 Wb。
(2)对C线圈：Φ1＝Bπr2，磁场转过30°时，Φ2＝Bπr2cos 30°，磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(1－cos 30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6 Wb。
答案：(1)1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb(2)8.4×10－6 Wb1．产生感应电流的必要条件(1)电路必须是闭合电路。
(2)穿过回路的磁通量发生变化。
2．对产生感应电流条件的理解(1)不论用什么方法，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。
(2)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。
(3)产生感应电流的条件可以归纳为两个：一个是电路本身的属性，即电路必须是闭合的；另一个是穿过电路的磁通量必须发生变化。
3．理解导体棒切割磁感线的方法(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117所示，甲、乙两图中，导体都切割磁感线，而图丙中，导体没有切割磁感线。
图117(2)即使导体“切割”了磁感线，也不一定能产生感应电流。
如图118所示，对于图甲，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；对于图乙，导体框的一部分导体“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；对于图丙，闭合导体回路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。
图118[典例] (多选)如图119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( )图119A．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°)[思路点拨]解答本题时应把握以下两点：(1)产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。
(2)判断线框做各种运动时穿过线框的磁通量是否发生变化。
[解析] 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减小)，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会产生感应电流。
而选项B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流。
[答案] AD(1)在闭合电路中是否产生感应电流，取决于穿过电路的磁通量是否发生变化，而不是取决于电路有无磁通量。
(2)闭合电路的部分导体做切割磁感线运动是引起电路磁通量变化的具体形式之一。
但闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，不一定总会引起闭合电路的磁通量变化。
如图所示，矩形线框abcd在范围足够大的匀强磁场中在垂直磁场的平面内向右平动，虽然ad、bc边都切割磁感线，但穿过线框的磁通量没有变化，因而没有产生感应电流。
1．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( )解析：选B A中线圈运动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流；C、D中线圈运动时穿过线圈的磁通量总为零，故无感应电流；只有B中，当线圈匀速转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，故有电流产生，故选B。
2. (多选)如图1110所示，有一金属环和一条形磁铁，下列哪些过程环中会产生感应电流( )图1110A．环不动，将磁铁插入环中B．环不动，将磁铁从环中拔出C．磁铁不动，将环套入磁铁D．磁铁在环中与环保持相对静止并一起向下运动解析：选ABC 环不动，将磁铁插入环中，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；环不动，将磁铁从环中拔出时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；磁铁不动，将环套入磁铁时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；把磁铁在环中与环保持相对静止并一起向下运动时，穿过线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，故选ABC。