【新教材】新鲁科版选修3-2 第1章第1节 磁生电的探索 课件

电生磁
电流的磁效应
互关系的序幕
菲涅耳、_安__培___、_科__拉__顿___、 科学探索是曲折的，
亨利等致力于磁生电的研究 真理追求是执着的
磁生电
1831 年，英国_法__拉__第___发现 了电磁感应现象
揭示了电和磁的内在 联系，引领人类进入
电气时代
栏目 导引
第1章 电磁感应
(1)奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的 联系．( √ ) (2)法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的 联系．( √ ) (3) 奥 斯 特 发 现 了 电 流 的 磁 效 应 ， 进 一 步 研 究 了 电 磁 感 应 现 象．( × )
第1章 电磁感应
【通关练习】 1.如图所示，a、b、c 三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈 a 中有电流 I 通过时，穿过它们的磁通量分别为 Φa、Φb、Φc， 下列说法正确的是( )
A．Φa<Φb<Φc C．Φa<Φc<Φb
B．Φa>Φb>Φc D．Φa>Φc>Φb
栏目 导引
第1章 电磁感应
解析：选 B.当 a 中有电流通过时，穿过 a、b、c 三个闭合线圈 的向里的磁感线条数一样多，根据磁感线是闭合曲线的特点， 可知向外的磁感线的条数 c 最多，其次是 b，a 中没有向外的 磁感线，因此根据合磁通量的计算方法，应该是 Φa>Φb>Φc， 选项 B 正确．
实验探究结论 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__，
有感应电流产生
栏目 导引
第1章 电磁感应
探究 3：螺线管 A 放在螺线管 B 内(如图所示)．
栏目 导引
第1章 电磁感应
实验操作 闭合开关的瞬间 闭合开关，A 中电 流稳定后，滑动变 阻器电阻变大 闭合开关，A 中电 流稳定后，滑动变 阻器电阻不变 闭合开关，A 中电 流稳定后，滑动变 阻器电阻变小 断开开关的瞬间
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解题探究] 两种情况下线框在位置 2 的磁通量相同吗？ [解析] 第一次将线框由位置 1 平移到位置 2，磁感线从线框 的同一侧穿入，ΔΦ1 为前后两位置磁通量差的绝对值；第二次 将线框由位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2，磁感线从线框的不同侧 面穿入，ΔΦ2 为前后两位置磁通量的绝对值之和，故 ΔΦ1<ΔΦ2， 选项 C 正确． [答案] C
有无电流产生 _有___ _有___
_无___
_有___ _有___
实验探究结论
导体和磁场间并没 有发生相对运动， 当螺线管 A 中的电 流发生变化时，螺 线管 B 所处的磁场 __发__生__变__化__，从而 引起穿过螺线管 B 的_磁__通__量___发生变 化，螺线管 B 所在 的闭合回路中有感
栏目 导引
第1章 电磁感应
(1)应用公式 Φ＝B·S 计算磁通量时，要注意各符号的物理意义 及公式的适用条件． (2)计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、 负值，如例 2 中原磁通量 Φ1 为正，当平面转过 180°后，磁通 量 Φ2 为负，磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ1＋Φ2.
栏目 导引
栏目 导引
第1章 电磁感应
命题视角 2 磁通量变化量的理解 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量．如图所示，
通有恒定电流的直导线 MN 与闭合线框 abcd 共面，第一次将 线框由位置 1 平移到位置 2，第二次将线框由位置 1 绕 cd 边翻 转到位置 2，设前后两次通过线框的磁通量的变化量分别为 ΔΦ1 和 ΔΦ2，则( ) A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定 ΔΦ1 和 ΔΦ2 的大小关系
栏目 导引
第1章 电磁感应
二、科学探究——感应电流产生的条件 1．实验探究 探究 1：导体棒在磁场中运动(如图所示)．
栏目 导引
第1章 电磁感应
实验操作 导体棒 AB 与磁场
相对静止 导体棒 AB 平行于 磁感线运动(与导轨
不分离) 导体棒 AB 做切割 磁感线运动(与导轨
不分离)
有无电流产生 _无___ _无___
栏源自文库 导引
第1章 电磁感应
说明
磁通量 Φ
磁通量的变化量 ΔΦ
(1)磁通量 Φ 是标量，但有正、负，其正、负由“面”
决定，若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿进，
则穿过该面的磁通量为净磁感线的条数
(2)磁通量的大小及磁通量的变化量均与匝数无关
栏目 导引
第1章 电磁感应
命题视角 1 磁通量的计算 如图所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，矩形线
框 abcd 垂直于磁场放置，边长分别为 L1 和 L2，则穿过线框的 磁通量为________，若将线框以 ab 边为轴转动 90°，此时穿 过线框的磁通量为________．
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解析] 根据磁通量的公式得 Φ＝BS＝BL1L2；线框以 ab 边为 轴转动 90°后，没有磁感线穿过线圈，磁通量为零． [答案] BL1L2 0
栏目 导引
第1章 电磁感应
2.如图所示，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＝0.50 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的形状由正方形改 变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通 量改变了多少？
栏目 导引
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2 Wb＝5.5×10－3 Wb. 答案：5.5×10－3 Wb
栏目 导引
第1章 电磁感应
感应电流是否产生的判断 1．感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化． 2．判断穿过闭合电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)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动． (2)线圈与磁体之间发生相对运动，或者磁场是由通电螺线管产 生，而螺线管中的电流发生变化． (3)磁感应强度 B 和线圈面积 S 同时发生变化． (4)磁感应强度 B 和线圈之间夹角发生变化，如线圈在磁场中 转动等．
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解题探究] (1)线圈Ⅰ中磁场方向怎样判断？ (2)开关闭合(断开)瞬间、来回移动滑动变阻器滑动端，线圈Ⅱ 中的磁通量怎样变化？
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解析] 开关闭合前，线圈Ⅰ、Ⅱ中均无磁场，开关闭合瞬间， 线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ 的磁通量从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计 G 有示 数，A 错；开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的 磁场不变，此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ 中无感应电流产生，电流计 G 无示数，B 对；开关闭合稳定后， 来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化， 电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化， 线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计 G 有示数，C 错；开关断开 瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过 线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流 计 G 有示数，D 错． [答案] B
栏目 导引
第1章 电磁感应
命题视角 3 磁通量及其变化量的综合应用 如图所示的线框 abcd 面积为 S，处于磁感应强度为 B
的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成 θ 角，当线框以 ab 为 轴顺时针转 90°到虚线位置时，试求：
(1)初末位置穿过线框的磁通量大小 Φ1 和 Φ2； (2)磁通量的变化量 ΔΦ.
第1章 电磁感应
解析：线圈横截面为正方形时的面积：
S1＝L2＝(0.20)2 m2＝4.0×10－2 m2. Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2 Wb＝2.0×10－2 Wb.
截面形状为圆形时，其半径 r＝42Lπ＝2πL.
截面积大小 S2＝π2πL2＝254π m2. 穿过线圈的磁通量：
Φ2＝BS2＝0.5205×π 4 Wb≈2.55×10－2 Wb. 所以，磁通量的变化：
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解析] 只要穿过闭合回路的磁通量发生变化就一定会产生感 应电流，而磁通量是穿过某一面积磁感线的净条数，选项 D 正 确；闭合回路在磁场中运动，磁通量可能变化，也可能不变， 选项 A 错误；闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，磁通量可 能变化，也可能不变，选项 B 错误；磁通量为零的瞬间不能说 明闭合回路中的磁通量没有发生变化，选项 C 错误． [答案] D
_有___
实验探究结论
导体棒 AB 切割磁 感线，通过闭合回
路的磁通量 __发__生__变__化__，有感
应电流产生
栏目 导引
第1章 电磁感应
探究 2：磁铁在螺线管中运动(如图所示)．
实验操作 将磁铁插入螺线管时 磁铁静止在螺线管中
时
将磁铁拔出螺线管时
有无电流产生 _有___ _无___
_有___
栏目 导引
第1章 电磁感应
命题视角 1 感应电流产生的条件 关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是( )
A．任一闭合回路在磁场中运动，闭合回路中就一定会有感应 电流 B．任一闭合回路在磁场中做切割磁感线运动，闭合回路中一 定会有感应电流 C．穿过任一闭合回路的磁通量为零的瞬间，闭合回路中一定 不会产生感应电流 D．无论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁感线条数发生了 变化，闭合回路中一定会有感应电流
栏目 导引
第1章 电磁感应
磁通量及其变化量的分析
磁通量 Φ
磁通量的变化量 ΔΦ
某时刻穿过磁场中某个面 穿过某个面的磁通量
物理意义
的磁感线条数
的差值
大小计算
Φ＝B·S，S 为与 B 垂直的 面积，不垂直时，取 S 在与
B 垂直方向上的投影
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2 －B1S1 或 ΔΦ＝
B·ΔS(B 不变)或 ΔΦ＝ S·ΔB(S 不变)
栏目 导引
第1章 电磁感应
法二：如图所示，把磁感应强度 B 沿垂直于面积 S 和平行于面 积 S 的方向进行分解，得 B 上＝Bsin θ，B 左＝Bcos θ 所以 Φ1＝B 上 S＝BSsin θ. Φ2＝－B 左 S＝－BScos θ.
栏目 导引
第1章 电磁感应
(2)开始时 B 与线框平面成 θ 角，穿过线框的磁通量 Φ1＝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，当转动 θ 时，穿过线框的磁通量减少为零，继续 转动至 90°时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值， Φ2＝－BScos θ.所以， ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)． [答案] (1)BSsin θ －BScos θ (2)－BS(cos θ＋sin θ)
应电流产生
栏目 导引
第1章 电磁感应
2．实验结论：通过对以上三个实验的探究得出：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．
栏目 导引
第1章 电磁感应
瑞士科学家科拉顿将一块磁铁在螺线管中移动的过程中，有感 应电流产生吗？他跑到隔壁房间观察时为什么始终没有看到 电流计指针的偏转？ 提示：有．感应电流是在磁通量变化过程中产生的，他跑到隔 壁房间时，电磁感应现象已经完成，电流计指针已经摆动过了．
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解题探究] (1)初末位置磁场是否从同一面穿过？ (2)初末位置垂直于 B 方向的投影面积是多大？ [解析] (1)法一：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 Φ1＝ 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 Φ2＝－BScos θ.
第1章 电磁感应
第 1 节 磁生电的探索
第1章 电磁感应
1.了解电磁感应的探索历程，体会人类探索自然规律的 科学态度和科学精神． 2.知道电磁感应的定义，理解感应电 流产生的条件． 3.会运用产生感应电流的条件判断具体实例 中有无感应电流．
第1章 电磁感应
一、电磁感应的探索历程
事件
意义
1820 年，丹麦__奥__斯__特__发现 拉开了研究电与磁相
栏目 导引
第1章 电磁感应
命题视角 3 感应电流产生条件的应用 如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线
圈Ⅱ与电流计 G 相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上， 在下列情况下，电流计 G 中没有示数的是( )
A．开关闭合瞬间 B．开关闭合稳定后 C．开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端 D．开关断开瞬间
栏目 导引
第1章 电磁感应
命题视角 2 对感应电流有无的判断 下图中能产生感应电流的是( )
栏目 导引
第1章 电磁感应
[解析] 根据产生感应电流的条件：A 中，电路没闭合，无感 应电流；B 中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电 流；C 中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ 恒为零，无感应电 流；D 中，磁通量不发生变化，无感应电流． [答案] B