高中物理 1.12电磁感应现象研究产生感应电流的条件课件 粤教版选修32

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3．判断方法：分析穿过闭合电路的磁通量是否发生了变化， 在实际分析时，通常是先明确磁场的磁感线的分布，即磁感线的 疏密变化及方向变化和有效面积是如何变化的，进而可判断出闭 合电路中是否产生了感应电流．
【特别提醒】 判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线 来进行定性判断．即通过观察穿过闭合电路的磁感线的条数是否 变化判断某过程中磁通量是否变化．
感应电流产生
S 极从线圈中抽出
_有 ___
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探究 3：模拟法拉第的实验 如图 1(1、2)4 所示，线圈 A 通过变阻器和开关连接到电源上， 线圈 B 的两端连到电流表上，把线圈 A 装在线圈 B 的里面．实验 现象如下：
图 1(1、2)4
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实验操作
开关闭合
开关断开 开关闭合时，滑
类，它们都与电流和磁场相联系．①变化的磁场．②变化的电 流．③运动的恒定电流．④运动的磁铁．⑤在磁场中运动的导体．
3．电磁感应现象和感应电流：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，叫感应电流．
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二、探究感应电流的产生条件 1．实验探究 探究 1：导体棒在磁场中运动是否产生电流 如图 1-1-2 所示，将可移动导体 AB 放置在磁场中，并和电 流计组成闭合回路．实验现象如下：
在线圈 M 沿条形磁铁轴线从磁铁左端向右移至磁铁中央过 程中，圈内的磁场方向向左，Φ 由小增至最大，在从条形磁铁中 央向右移至右端过程中，Φ 由最大逐渐减小，圈内的磁场方向不 变．
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►题后反思 判断磁通量如何变化：首先，确定磁场的磁感线情况，包括 磁感线的方向和疏密；其次，从初末位置的磁感线情况确定磁通 量的初末变化情况，包括方向变化和大小变化．
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解析：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合回路中就 有感应电流产生．题中导轨位于匀强磁场中，只要满足 v1≠v2， 回路的面积就发生变化，从而磁通量发生变化，回路中就有感应 电流产生．
答案：ABC ►题后反思 确定回路 → 回路面积是否变化 → 磁通量是否变化 → 依据条件判断
ΔΦ＝ΔB·S·sin α
②B、α 不变，S 改变
ΔΦ＝ΔS·B·sin α
③B、S 不变，α 改变
ΔΦ＝B·S·(sin α2－sin α1)
④B、S、α 中有两个或三 分别计算 Φ1、Φ2，再求 ΔΦ
个一起变化
＝Φ2－Φ1
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【特别提醒】 (1)如果线圈平面翻转，即转过 180°，穿过线圈的磁通量不是 不变而是变化了 2BS. (2)磁通量虽然有正负，但是没有方向，是标量． (3)线圈匝数虽然对磁通量没有影响，但是对产生的感应电流 的大小有影响．
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图 1-1-8
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【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 三种情况线圈移动后，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 中线圈转动后， 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．
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图 1-1-2
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实验操作 实验现象(有无电流)
实验探究结论
导体棒静止
导体棒平行 磁感线运动 导体棒切割 磁感线运动
__无__ __无__ __有__
导体 AB 切割磁感线， 通过闭合电路的磁通量 发 __生 __变 __化 __，有感应电流
产生
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探究 2：磁铁在螺线管中运动是否产生电流 如图 1-1-3 所示，将螺线管与电流计组成闭合回路，把条形 磁铁插入或拔出螺线管．实验现象如下：
和前面计算方式
N 匝线圈
一样，线圈匝数 不会影响磁通量
N 匝线圈同单匝线圈
的计算
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2.磁通量的变化在不同情形下的求解方法
在匀强磁场中，磁通量 Φ＝BS·sin α(α 是 B 与 S 间的夹角)，
磁通量的变化 ΔΦ＝Φ2－Φ1 有多种情形，主要有：
情形
方法
①S、α 不变，B 改变
第一节 电磁感应现象 (xiànxiàng) 第二节 产生感应电流的条件
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知识梳理 一、电磁感应的探索历程
1．磁生电：1820 年，丹麦物理学家奥__斯__特__发现了电流的磁
效应． 2．电生磁：
(1)“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． (2)电磁感应与感应电流：法拉第把引起电流的原因概括为五
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【例 1】 如图 1-1-5 所示，矩形线圈沿竖直方向在条形磁铁 右端附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？如果线圈沿 着磁铁上方自左向右移动，穿过该线圈的磁通量如何变化？面积 略大于磁铁截面积的矩形线圈 M 沿条形磁铁轴线方向自左向右 移动，让磁铁穿过线圈，则该过程线圈的磁通量如何变化？ 感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变 化，所以判断感应电流有无时： 1．明确电路是否为闭合电路． 2．判断穿过回路的磁通量是否发生变化，穿过闭合电路的 磁通量发生变化，大致有以下几种情况． (1)磁感应强度 B 不变，线圈面积 S 发生变化，例如闭合电路 的一部分导体切割磁感线时． (2)线圈面积 S 不变，磁感应强度 B 发生变化，例如线圈与磁 体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生，而螺线管 中的电流变化时． (3)磁感应强度 B 和回路面积 S 同时发生变化，此时可由 ΔΦ ＝Φt－Φ0 计算并判断磁通量是否变化． (4)线圈面积 S 不变，磁感应强度 B 也不变，但二者之间夹角 发生变化，例如线圈在磁场中转动时．
1．磁通量的计算方法
B与S 垂直
Φ＝BS
说明：B 指匀强磁场的磁感 应强度，S 为线圈的面积
B与S不 垂直
Φ＝BS⊥(S⊥为线
圈在垂直磁场方
向上的有效面
积)
说明：磁场方向为水平方向，
此时：Φ＝BSsin θ
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某面积内 有不同方 向的磁场
ΔΦ＝|Φ1－Φ2|
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．实验结论：只要穿过闭合电路的磁通量发__生__变__化__，闭合 电路中就有感应电流产生．
思考：闭合电路在磁场中运动一定产生感应电流吗？ 【答案】不一定．例如第一个实验中的导体平行于磁感线运 动时就没有感应电流产生．原因是穿过闭合电路的磁通量没有变 化．
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知识点 1 磁通量与磁通量的变化
创新拓展 如图 1-1-9 所示，虚线圆 a 内有垂直于纸面向里的匀强磁场， 虚线圆 a 外是无磁场空间．环外有同心导线圈 b，与虚线圆 a 在 同一平面内．设法让线圈 b 所围面积增大至 c，如图虚线处，则 在此过程线圈 b 有感应电流吗？
图 1-1-9
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【答案】没有 【解析】虚线圆 a 以外区域没有磁场，b、c 线圈所围面积内 都只有向里的磁通量，且数量相同．即使线圈 b 的面积增大，穿 过它的磁通量始终是相同的，故无磁通量变化，所以线圈 b 无感 应电流．
图 1-1-3
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实验操作 N 极插入线圈
实验现象(线圈 B 中有无电流)
_有 ___
实验探究结论
N 极停在线圈中 N 极从线圈中抽出
S 极插入线圈 S 极停在线圈中
_无 ___ __有__ __有__ __无__
将磁铁插入或拔出 螺线管时，通过螺 线管闭合回路的磁 通量发__生__变__化__，有
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如图 1-1-8 所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下 列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )
A．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
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【例 2】 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电体棒 ab、cd， 这两个导体棒的运动速度分别为 v1、v2，方向如图 1-1-7 所示， 则下列四种情况，ab 棒中有感应电流通过的是( )
图 1-1-7 A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1≠v2 D．v1＝v2
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如图 1-1-6 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 1-1-6
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【答案】减小 【解析】注意弹簧套所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的 内部磁场和外部磁场，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，内部磁场的磁通 量不变，而外部磁场的磁通量却增大，故 Φ＝|Φ 内|－|Φ 外|应减小．
图 1-1-5
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解析：当矩形线圈沿竖直方向在条形磁铁右端附近移动时， 从 a→b 过程，穿过线圈的磁场方向向下，且 Φ 由大减小到零，b→c 过程，线圈内的磁场方向变为向上，且 Φ 由零逐渐增大．
当线圈平面平行磁铁，沿条形磁铁轴线方向在磁铁上方自左 向右移动时，线圈的磁通量由大逐渐减小到零，然后又由零逐渐 增大；圈内的磁场方向由向右上方变为向右下方．
动变阻器不动 开关闭合时， 迅速移动滑动 变阻器的滑片
实验现象(线圈 B 中有无电流)
实验探究结论
_有___
导体、磁场都没有发生
_有___ _无___
相对运动，但螺线管 A 中的电流发生变化时， 从而引起穿过螺线管
B 的磁通量发__生__变__化_，
_有___
闭合螺线管 B 中有感 应电流产生
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