版物理设计同步教科版选修32课件：第一章 电磁感应 第1、2节

2.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时，Φ＝BS。 (2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量。如图3甲所示，Φ＝ B⊥S＝(Bsin θ)·S。 也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥ ＝BScos θ。
图3
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4(a)所示。 (2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化。如图4(b)所示。 (3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。如图4(c)所示。
[针对训练3] 如图9是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。当探测线 圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可 以判定探测线圈附近有金属物体了。下图中能反映出金属探测器工作原理的是 ()
图9
解析 探测器靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产 生了电流；选项B是导体棒切割磁感线，选项C是通电导体在磁场中受力运动，选 项A、D是电流的磁效应。综上所述，选项B正确。 答案 B
感应电流产生的条件 [要点归纳] 1.对感应电流产生条件的理解
(1)不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产 生感应电流。 (2)只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定 发生了变化。 2.ΔΦ与Φ的区别 ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关，只取决于 Φ的变化，即与ΔΦ有关。
课时达标训练
实验操作 实验现象(指针是否摆动)
导体棒静止
—不—摆—动—
分析论证
导体棒平行 磁感线运动
—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
导体棒切割 磁感线运动
—摆—动——
产生
2.通过闭合回路的磁场发生变化，如图2所示。 图2
操作
观察 螺线管B匝数少
(1)判断闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流时，一定注意“部分 导体”“切割”的含义。 (2)磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以可充分 利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否 变化。
[针对训练2] 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8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( )
第1节 电磁感应的发现 第2节 感应电流产生的条件
学习目标
核心提炼
1.了解电磁感应现象发现的过程，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.掌握磁通量的概念及其计算。 4.能够运用感应电流产生的条件判断能否产生感应 电流。
1个条件——感应电流产生的条件 3个概念——磁通量、电磁感应、 感应电流 3个实验——法拉第实验、两个探 究产生感应电流条件的实验
一、电磁感应的发现
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 。 电流的磁效应说明电流能在其周围产生 磁场 。
2.法拉第的“磁生电” 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”的现象，产生 的电流叫 感应电流 。 法拉第把引起电流的原因概括为五类：(1)变化的电流；(2) 变化的磁场 ； (3) 运 动 中 的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5) 运动中的导线 。把这些现象定名为 电磁感应 ， 由电磁感应现象产生的电流叫做 感应电流 。
A.Φa>Φb C.Φa＝Φb
图10 B.Φa<Φb D.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，通过其中一个圆环的磁感线 的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量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，故选项A正确。 答案 A
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月上午2时33分21.11.2202:33November 22, 2021
7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021年11月22日星期一2时33分55秒02:33:5522 November 2021
图1
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。
4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2
磁通量及其变化
[要点归纳] 1.对磁通量的理解
(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。 (2)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正、负不代表大小，只表示磁感线是怎 样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量 为负。 (3)某面积内有相反方向的磁场时，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。
8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。上午2时33分55秒上午2 时33分02:33:5521.11.22
课前自主梳理
课堂互动探究
思考判断 (1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。( × ) (2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生。( × ) (3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流产生。( √ ) (4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流。( × )
图7 (1)2 s末穿过线框的磁通量； (2)第3 s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ。
解析 (1)2 s末穿过线框的磁感应强度 B2＝(2＋3×2) T＝8 T， 由Φ＝BSsin θ知2 s末穿过线框的磁通量 Φ＝B2Ssin θ＝8×(0.1)2×sin 30°Wb＝4×10－2 Wb。 (2)第3 s内磁感应强度的变化ΔB＝3 T， 所以ΔΦ＝ΔBSsin θ＝3×(0.1)2×sin 30°Wb＝1.5×10－2 Wb。 答案 (1)4×10－2 Wb (2)1.5×10－2 Wb
解析 A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应 电流，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出线圈 时，线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故选项B正确；C中开关S一直接通，回 路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中 不产生感应电流，故选项C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回 路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中 产生感应电流，故选项D正确。 答案 BD
1.(对磁通量的理解)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
[例2] 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图6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( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2 C.ΔΦ1<ΔΦ2
图6 B.ΔΦ1＝ΔΦ2 D.无法确定
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。 答案 D
2.(磁通量的比较)如图10所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁 铁穿过两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 ()
开关接通瞬间 电流稳定
开关断开瞬间
轻微摆动 —不—摆—动— 轻微 摆动
滑片快速推动 较大 摆动
滑片缓慢推动 轻微 摆动
电流计指针的摆动情况
螺线管B匝数多 螺线管A、B相互垂直
较大 摆动 不摆动 较大 摆动
不摆动 不摆动
——————
不摆动
最大 摆动 较大 摆动
不摆动 不摆动
——————
3.结论归纳：产生感应电流的条件是：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。
3.(感应电流产生的条件)(多选)如图11所示，下列情况能产生感应电流的是( ) 图11
A.如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动 B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时 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，当例] [例1] 如图5所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰
好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )
图5 A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1
解析 两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线 圈的磁感线条数一样，即磁通量相同，故选项A正确。 答案 A
思维拓展 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。
二、探究感应电流产生的条件 1.导体在磁场中做切割磁感线运动，如图1所示。
(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。
[针对训练1] 边长L＝10 cm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7所示，磁感应强度随时间的变化规律为B＝2＋ 3t(T)，求：
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)。故选项C正确。 答案 C
[精典示例] [例3] 下列图中能产生感应电流的是( )
解析 根据产生感应电流的条件可判断：A选项中，电路没有闭合，无感应电流； B选项中，面积增大，穿过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，ΔΦ＝0，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
图8
A.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 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。而本实验的目 的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，是否产生 感应电流的情况，因而图中接法达不到目的。开关应串联到电源和线圈A的电路中。 答案 A