电磁感应

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这是边文，请据需要手工删加)

(这是边文，请据需要手工删加)

1

划时代的发现

2探究感应电流的产生条件

●课标要求

1．收集资料，了解电磁感应的发现过程，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，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．

●课标解读

1．关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史．

2．知道电磁感应、感应电流的定义．

3．经历感应电流产生条件的探究活动，理解产生感应电流的条件．

●教学地位

本节知识在高考中尽管很少直接命题，但它是电学中的基本知识，是以后学习的基础．

●新课导入建议

一个并非偶然的实验，揭示了一个重大的发现，因为机遇总是垂青那些有准备的人．奥斯特实验使人们对电、磁有了新的认识，同时也在世界范围内掀起了一场研究“电和磁”关系的革命，你了解磁生电的探索发现过程吗？它是由哪位科学家来发现的呢？“磁”怎样才能生“电”？通过这节课的学习，我们就能明白这些问题了．

●教学流程设计

1.基本知识

(1)“电生磁”的发现

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)“磁生电”的发现

1831年，英国物理学家法拉第发现了“磁生电”的现象，这种现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流．(3)法拉第的概括

2．思考判断

(1)奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互联系的序幕．(√)

(2)电流的磁效应否定了一切磁现象都是来自于电荷的运动这一结论．(×)

(3)“磁生电”是一种在变化、运动过程中才出现的效应．(√)

3．探究交流

英国物理学家法拉第发现了磁生电，那么磁生电的实质是什么？

【提示】磁生电的过程是其他形式的能转化为电能的过程．

1.基本知识

(1)磁通量

①概念：穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积．

②公式：Φ＝BS.

(2)产生感应电流的条件

只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流．

2．思考判断

(1)导体回路的面积越大，则穿过导体回路的磁通量越大．(×)

(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)即便闭合导体回路中有导体做切割磁感线运动，回路中也不一定有感应电流．(√) 3．探究交流

法拉第发现电磁感应的过程为什么会经历很长一段时间？

【提示】法拉第在开始的实验中使用的都是恒定电流产生的磁场，而“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．

【问题导思】

1．磁通量有方向吗？磁通量的正负的含义是什么？

2．磁通量的计算有几种典型的情况？

3．磁通量的改变有几种情况？

1．对磁通量的理解

(1)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．

(2)若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数．

2．匀强磁场中磁通量的计算

利用公式：Φ＝BS(其中B为匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的有效面积)．

注意以下三种特殊情况：

(1)如果磁感线与平面不垂直，如图4­1­1(甲)所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为θ，则有效面积为Scos θ，穿过该平面的磁通量为Φ＝BScos θ.

(甲) (乙)

图4­1­1

(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图(乙)所示，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：Φ＝BS

2

.

(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．

3．磁通量的变化

(1)S

n (S

n

为线圈平面在垂直于磁感线方向上的投影面积)不变，磁感应强度发生变化，即ΔΦ＝ΔB·S

n

.

(2)磁感应强度不变，S

n 发生变化，ΔΦ＝ΔS

n

·B，其中S

n

发生变化的情况又分为两种形式：①处在磁场中

的闭合回路面积发生变化，引起磁通量发生变化；②闭合回路面积不变，但与磁场的夹角发生变化，从而引起投

影面积发生变化.

(3)磁感应强度和投影面积均发生变化．这种情况较少见，此时应采用公式ΔΦ＝Φ2－Φ1进行分析．

磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量的大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1

也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不用去考虑线圈的匝数n.

如图4­1­2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°到如图所示的虚线位置时，试求：

图4­1­2

(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.

【审题指导】(1)磁通量的公式Φ＝BS的适应条件是：磁场是匀强磁场，B与S垂直．

(2)求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向．

【解析】(1)解法一：如题图所示，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Φ

1

＝BSsin 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

⊥＝Scos θ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ

2

＝－BScos θ.

解法二：如果把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解，能否得到同样的结论？(请同学们

自行推导，答案是肯定的)

(2)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ

1

＝BSsin 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，当转到θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，

变为“负”值，Φ

2

＝－BScos θ.所以，此过程中磁通量的变化量为

ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)．

【答案】(1)Φ

1＝BSsin θΦ

2

＝－BScos θ

(2)－BS(cos θ＋sin θ)