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－Φ13．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 >ΦbB ．Φa ＝ΦbC ．Φa <ΦbD ．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 ＜Φbr ＝4L 2π＝2L πS 2＝π⎝⎛⎭⎫2L π2＝16()100π m 2答案：C4．关于磁通量的概念，下列说法正确的是( )A．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B．穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零C．磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过的磁通量越大D．穿过线圈的磁通量大小可用穿过线圈的磁感线条数来衡量解析：根据磁通量的概念Φ＝BS cosθ可知A、C错，B对；磁通量的大小可以用穿过线圈的磁感线条数来衡量．答案：BD考点：一、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场——电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系，受到这一发现的启发，人们开始考虑这样一个问题：既然电流能够产生磁场，反过来，利用磁场是不是能够产生电流呢？不少科学家进行了这方面的探索，英国科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系．经过10年坚持不懈地努力，于1831年终于取得了重大的突破，发现了利用磁场产生电流的条件．电流的磁效应是指电流周围产生磁场即“电生磁”，而电磁感应现象是利用磁场产生感应电流即“磁生电”，是两种因果关系相反的现象．练习：下列现象属于电磁感应现象的是()A．莱顿瓶放电使缝衣针磁化B．载流导线使小磁针发生偏转C．指南针总是大致指向南北方向D．放在磁铁附近的导体环在靠近磁铁过程中产生了电流解析：电磁感应现象是磁生电的过程，只有D符合题意．答案：D二、产生感应电流的条件：①电路闭合；②穿过电路的磁通量发生变化分析是否产生感应现象，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，关键是分清磁通量的分布，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．如图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是()A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动B．开关S闭合，导线ab竖直向上运动C．开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动D．开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动解析：为使电流表指针发生偏转，电路中应有感应电流产生，这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做切割磁感线运动．对照图中装置可知，A、B、C都错．答案：D同步练习：一、单项选择题1．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2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是()A．导体相对磁场运动，导体内一定产生感应电流B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，在电路中一定会产生感应电流3．一个闭合线圈中没有感应电流产生，由此可以得出()A．此时此地一定没有磁场B．此时此地一定没有磁场的变化C．穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化4．如图8所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度B a、B b、B c的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是()图8A．B a＝B b＝B c，Φa＝Φb＝ΦcB．B a>B b>B c，Φa<Φb<ΦcC．B a>B b>B c，Φa>Φb>ΦcD．B a>B b>B c，Φa＝Φb＝Φc5．如图9所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝4/5，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为()图9A．BS B．4BS/5C．3BS/5 D．3BS/46．如图10所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef，已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆面积的磁通量将()图10A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零，但保持不变二、双项选择题7．(双选)如图11所示，矩形闭合导线与匀强磁场垂直，一定产生感应电流的是()A．垂直于纸面平动B．以一条边为轴转动C．线圈形状逐渐变为圆形D．沿与磁场垂直的方向平动图118．(双选)在如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是()9．如图12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，下列办法中不可行的是()图12A．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°)10．(双选)A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计(如图13所示)，下列操作及相应的结果可能实现的是()图13A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转三、非选择题11．一水平放置的矩形线圈abcd在条形磁铁S极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平，如右图所示，位置1和3都靠近位置2，则线圈从位置1到位置2的过程中，线圈内________感应电流，线圈从位置2至位置3的过程中，线圈内________感应电流．(填“有”或“无”)12．线圈A 中接有如图14所示的电源，线圈B 有一半的面积处在线圈A 中，两线圈平行但不接触，则在开关S 闭合的瞬间，线圈B 中有无感应电流？图1413．如图15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 。