粤教版选修3-2高中物理(电磁感应现象、电磁感应条件)概要

我的个性化教案

教学过程：

一、复习上一章的主要内容

●磁场及磁感线的基本特征。

●电流的磁场、右手螺旋定则及磁现象的电本质。

●磁通、磁感强度的含义及相互关系。

●左手定则和安培定律。

二、发现电磁感应现象的背景

电磁感应现象的发现

①1831年8月29日实验。

结果：法拉第虽然想到这就是他寻找了将近十年的由磁产生电流的现象，但还没有明确地领悟到这一现象的暂态性的本质特点。

②10月17日实验。

结果：实现了永久磁体产生电流的设想，完全明白了这种转化的暂态性。

③1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化着的电流、变化着的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

三、用实验方法研究产生感应电流的条件

（1）讨论交流实验探究1的结果

提出：既然磁能生电，怎样才能生电？

（2）实验探究2：按照实验步骤完成探究磁生电的过程

（3）讨论、归纳、概括探究实验2的结果

（4）介绍法拉第的研究情况

法拉第通过分析奥斯特的电流磁效应后认为，既然磁铁可以使靠近它的铁块具有磁性，静电荷可以使靠近它的导体带电，那么磁铁也应当使靠近它的线圈感生出电流。于是，他在日记中写下了“转磁为电”这个伟大的设想，并朝着这个设想开始了无数次实验和艰苦地奋斗。法拉第的最初设想，用强磁铁靠近导线，导线中就会产生稳恒电流，他开始苦苦思索，千方百计地设计各种实验，企图证实上述设想，都一次又一次地失败了，但法拉第并没有气馁，而且是从失败中总结教训，意识到磁产生电必须具备一定的条件，为此整整艰苦地探索了10年的岁月，终于在1831年8月，有了重大的突破性发现。法拉第的成功的实验设计如图所示，当K接通或断开时，线圈B中就产生了瞬时电流。

（5）探究结果与发现电磁感应的历史过程相结合，概括电磁感应现象。

知识点汇总

1. 电磁感应现象

由____生____的现象，叫做电磁感应现象．由电磁感应现象产生的电动势称为_____，产生的电流，称为____．

2．磁通量

(1)定义：______与_____ 的乘积，叫做穿过这个面的磁通量．

(2)公式：_____ ; 单位：____；符号：___

(3)矢量性：______，但有正负．

说明：Φ的正负意义是从正、反两面穿入，若从一面穿入为正，则从另一面穿入为负．

(4)意义：指穿过这个面的__________________．磁感线越密的地方，也就是穿过单位面积的磁感线条数________的地方，磁感应强度B______.因此，B越大，穿过这个面的磁感线条数越多，____________.

(5)磁通量的变化：ΔΦ＝________ ，即末、初磁通量的差．

3．感应电流产生的条件：穿过闭合电路的__________发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．如果电路不闭合，则只有__________而无感应电流产生．

答案：1．磁电感应电动势感应电流

2．(1)磁感应强度B垂直于B的面积S(2)Φ＝BS韦伯Wb(3) 标量

(4)磁感线条数越多越大磁通量就越大(5)Φ2－Φ1

3．磁通量感应电动势

方法

一、磁通量变化的原因

判断闭合回路中是否有感应电流产生，应抓住磁通量是否发生变化这一理论依据，而磁通量变化的常见原因是：①穿过闭合回路的磁感应强度B发生变化．②闭合回路面积S发生变化．③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化．

3．某学生做“探究电磁感应的产生条件”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( )

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：在蓄电池电路中加开关，通、断开关时

会有变化的电流，将在线圈B中产生变化的磁

场和磁通量．图中把开关接入线圈B的电路中，

对电流的变化不起作用．

答案：A

如图所示，将一个矩形线圈ABCD放入匀强磁场中，若

线圈平行于磁感线，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 边做转动

D ．矩形线圈绕BC 边做转动

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．选项A 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．选项B 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，无感应电流．选项C 中，矩形线圈绕AB 边做转动，穿过线圈的磁通量必定发生变化，产生感应电流．选项D 中，矩形线圈绕BC 边做转动，没有磁感线穿过线圈，磁通量恒为零，线圈中没有感应电流． 答案：C

二、如何求磁通量的变化量

在研究某一闭合的磁场分布情况时，我们除了对磁感应强度这个物理量感兴趣外，还要考虑单位面积内的磁感线条数，这时我们可以用磁通量这个物理量来表示，用公式Φ＝BS cosθ来计算，其中θ是S 与垂直磁场方向的夹角． 一般有以下两种情况：

(1)磁感应强度B 和θ不变，有效面积S 改变，则ΔΦ＝Φt －Φ0＝B ΔS cosθ (2)磁感应强度B 变化，磁感线穿过的有效面积S 和θ不变，则： ΔΦ＝Φt －Φ0＝ΔBS cos θ

一个100匝的线圈，其横截面积是边长为L ＝0.20 m 的正方形，放在磁感应强度为B ＝0.5 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积的形状由正方形变为圆形(横截面积的周长不变)，这一过程中穿过线圈的磁通量改变多少？ 解析：线圈横截面是正方形时的面积： S 1＝L 2＝(0.20)2 m 2＝4.0×10－2 m 2 穿过线圈的磁通量：

Φ1＝BS 1＝0.50×4.0×10－2Wb ＝2.0×10－2Wb

横截面形状变为圆形时，半径

横截面积大小 穿过线圈的磁通量，

Φ2＝BS 2＝≈2.55×10－2Wb 此时，磁通量的变化

ΔΦ＝Φ2－Φ1 ＝×10－2 Wb ＝5.5×10－3 Wb 答案：5.5×10－3 Wb

巩固

1.如图所示，两个同心圆形

线圈a 、b 在同一水平面内，圆半 径R a >R b ，一条形磁铁穿过圆心垂 直于圆面，穿过两个线圈的磁通量 分别为Φa 和Φb ，则：( )

A ．Φa >Φb

B ．Φa ＝Φb

C ．Φa <Φb

D ．无法判断

解析：磁体的内部，磁场是由S 到N ，而外部是由N 到S .A 、B 圈包含的内部的磁通量都相等，在磁铁外部，磁场方向与内部相反，线圈和磁铁之间的面积越大，抵消的磁通量越多．所以Φa ＜Φb

r ＝4L 2π＝2L π

S 2＝π⎝⎛⎭⎫2L π2＝16()

100π m 2