1.1 磁生电的探索 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-2)

1.1 磁生电的探索学案（2020年鲁科版高中
物理选修3-2）
第第1节节磁生电的探索磁生电的探索学习目标核心提炼
1.了解电磁感应现象发现的过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。

1个条件感应电流的产生条件3个概念磁通量.电磁感应.感应电流3个实验导体切割磁感线实验.线圈中插入或抽出磁铁实验.模仿法拉
第的实验
2.通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。

3.掌握磁通量的概念及其计算。

4.能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流。

一.电磁感应的探索历程阅读教材
第34页，了解电磁感应现象的发现过程，并且知道什么是感应电流。

1.发现“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕。

2.探索“磁生电”奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激励人们去探索“磁生电”的方法。

比较著名的物理学家有菲涅尔.
安培.科拉顿.亨利等，这其中已经发现感应电流的科学家是亨利。

3.法拉第的探索英国科学家法拉第前后经过年坚持不懈的探索，终于悟出了磁生电的基本原理。

这一划时代的伟大发现进一步揭示了电和磁的内在联系，引领人类社会进入了电气时代。

思维拓展电流的磁效应与电磁感应有什么区别答案电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”。

电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”。

“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象，弄清现象的因果关系是关键。

二.科学探究感应电流产生的条件阅读教材
第56页，了解三个探究实验的过程，明确什么情况下才能产生感应电流，并能归纳出结论。

1.探究感应电流产生的条件实验1如图1所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。

填“有”或“无”图1实验2如图2所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。

填“有”或“无”图2实验3如图3所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电
流通过。

填“有”或“无”图3结论归纳产生感应电流的条件是只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。

2.电磁感应因磁通量变化而产生电流的现象。

3.感应电流由电磁感应现象所产生的电流叫做感应电流。

思考判断1只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。

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穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流。

4闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流。

预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2磁通量及其变化要点归纳
1.对磁通量的理解1磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。

2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。

3某面积内有相反方向的磁场时，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。

2.匀强磁场中磁通量的计算1B与S垂直时，BS。

2B与S不垂直时，BS，B为B垂直于线圈平面的分量。

如图4甲所示，BSBsinS。

也可以BS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，BSBScos。

图4
3.磁通量的变化大致可分为以下几种情况1磁感应强度B不变，有效面积S发生变化。

如图5a所示。

2有效面积S不变，磁感应强度B发生变化。

如图b所示。

3磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。

如图c所示。

图5精典示例例1如图6所示，两个单匝线圈a.b的半径分别为r和2r。

圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a.b两线圈的磁通量之比为图6
A.11
B.12
C.14
D.41解析两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线圈的磁感线条数一样，即磁通量相同，故选项A正确。

答案A例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图7所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，
第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为1和2，则图7
A.12
B.12
C.12。

将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以1|21|12；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以2|21|12以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向。

故选项C正确。

答案C1求解磁通量的变化量时要取有效面积。

2磁通量的变化与线圈的匝数无关。

3磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正.负不同。

针对训练1边长L10cm的正方形线框有10匝，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角30，如图8所示，磁感应强度随时间的变化规律为B23tT，求图812s末穿过线框的磁通量；2第3s内穿过线框的磁通量的变化量。

解析12s末穿过线框的磁感应强度B2232T8T，由BSsin知2s 末穿过线框的磁通量B2Ssin80.12sin30Wb4102Wb。

2第3s内磁感应强度的变化B3T，所以BSsin30.12sin30Wb
1.5102Wb。

答案14102Wb
21.5102Wb能否产生感应电流的判断要点归纳
1.感应电流产生条件的理解1不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流。

2只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

2.与的区别与意义不同，大小也没有必然的联系。

感应电流的产生与无关，只取决于的变化，即与有关。

精典示例例3下列图中能产生感应电流的是解析根据产生感应电流的条件可判断A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，穿过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，0，无感应电流；D 选项中，磁通量不发生变化，无感应电流。

答案B1判断闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流时，一定注意“部分导体”“切割”的含义。

2磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。

针对训练2如图9是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。

当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈附近有金属物体了。

下图中能反映出金属探测器工作原理的是图9解析探
测器靠近金属物体时，工作原理是电磁感应，选项B是导体棒切割磁感线，属于电磁感应现象，选项C是通电导体在磁场中受力运动，选项
A.D是电流的磁效应。

综上所述，选项B正确。

答案B
1.对磁通量的理解关于磁通量，下列叙述正确的是
A.在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积
B.在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大
C.把一个线圈放在M.N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大
D.同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大解析磁通量等于磁感应强度与垂直于磁场方向上的投影面积的乘积，A错误；线圈面积大，但投影面积不一定大，B错误；磁通量大，磁感应强度不一定大，C错误.D正确。

答案D
2.磁通量的比较如图10所示，a.b是两个同平面.同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过两圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量a.b的大小关系为图10
A.ab
B.ab
C.ab
D.不能比较解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是磁铁内外磁感线的条数相同；磁铁内外磁感线的方向相反；磁铁外部磁感线的分布是两端密.中间疏。

两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量进出，由于两圆环面积SaSb，两圆环的进相同，而出ab，故选项A正确。

答案A
3.感应电流产生条件的理解多选如图11所示，下列情况能产生感应电流的是图11
A.如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动
B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时
C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S 一直接通时
D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S 一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故选项B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中
的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确。

答案BD
4.产生感应电流的判断多选如图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，下列办法中可行的是图12
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动
C.以ad边为轴转动小于60
D.以bc边为轴转动小于60解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流；当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流；当线框以ad边为轴转动小于60时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流。

如果转过的角度超过6060300，bc边在无磁场区转动，那么线框中将不产生感应电流；当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60，则穿过线框的磁通量始终保持不变其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积。

答案ABC。