人教版高中物理选修3-2课件第四章第一节第二节

对B线圈： ΔΦ ＝ |Φ2 － Φ1|≈(0.8 － 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4)×3.14×(1×10 － 2)2Wb ＝ 1.256×10 － 4Wb.
(2)对C线圈：Φ1＝Bπr2 磁场转过30°时，Φ2＝Bπr2cos30° 磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(1－ cos30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6Wb.
2．磁铁在螺线管中运动是否产生电流 如图所示，把磁铁的某一个磁极插入线圈、或静止的放在线 圈中、或从线圈中抽出，电流表指针的摆动情况已记录在下 表中．
磁铁的运动 N极插入线圈 N极停在线圈中
N极从线圈中抽出
表针的摆 动情况
磁铁的运动
摆动 S极插入线圈
不摆动
S极停在线圈 中
摆动
S极从线圈中 抽出
表针的摆 动情况
(1)在B减为0.4T的过程中，A和B中磁通量改变了多少？ (2)当磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变了多少？ 【解析】 本题主要考查磁通量改变量的求解，可由ΔΦ ＝Φ2－Φ1求出．注意Φ＝BS中的S取对磁通量有贡献的有效 面积．
(1)对A线圈：Φ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2， 磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|≈(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb ＝1.256×10－4Wb.
C
变
×
画出俯视图如图乙，由图可看出线框绕直导线转
D 动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均 ×
不变，因此无感应电流
【答案】 AB
【名师点评】 判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭 合电路的磁通量是否发生变化，而对于本题来说，首先就必 须弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图，我 们经常还得把它转化成平面图，比如转化成俯视图、侧视 图等．
2．非匀强磁场中磁通量的分析 条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场，通常只对 穿过其中的线圈的磁通量进行定性分析，分析时应兼顾磁场 强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素，并可充分利用 磁感线来判断，即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条 数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化．
如例图1 所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8T，磁 场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm.现于纸面内先 后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm,10匝；B线 圈半径为2cm,1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝．问：
A．ΔΦ1＞ΔΦ2
B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1＜ΔΦ2D．不能判断
解析：选C.将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ磁通量的变化量大小ΔΦ1
＝|Φ′－Φ|，将金属框绕cd边翻转到Ⅱ时磁通量变化量大小
为ΔΦ2＝|－Φ′－Φ|，所以ΔΦ1＜ΔΦ2，故选C.
要点二 感应电流有无的判断 1．产生条件 (1)电路为闭合电路． (2)穿过电路的磁通量发生变化． 注意：(1)、(2)两条必须同时满足，才能产生感应电流． 2．判断方法 (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．
跟踪训练2如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要 使线框中有感应电流，下列做法中可行的是( ) A．将线框向左平移 B．以ab边为轴转动90° C．以ad边为轴转动60° D．以bc边为轴转动60°
解析：选ABC.将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部 分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所 以线框中产生感应电流，故A正确；当线框以ab边为轴转动 时，线框的cd边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，B正 确；当线框以ad边为轴转动(小于60°)，穿过线框的磁通量 在减少，所以在转动过程中产生感应电流，选项C正确；当 线框以bc为轴转动时，如果转动角小于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)，D错误．故选ABC.
【答案】 见解析 【名师点评】 磁通量和线圈匝数无关，磁通量的改变量和 线圈匝数也无关；当线圈所围面积大于磁场区域时，以磁场 区域面积为准．
跟踪训练1(2013·武汉市重点中学高二期中)如图所示，通有 恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由 Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次 通过金属框的磁通量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
成功体验 很多科学家为什么在磁生电的研究中没有成功？ 提示：很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的 相对运动，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违 反了能量转化和守恒定律．
二、探究感应电流的产生条件 自主探究
1．导体棒在磁场中运动是否产生电流 如图所示，导体棒AB前后平动、左右平动、上下平动，引 起电流表指针的摆动情况已记录在下表中．
成功发现 只要穿过闭合导体回路的_磁__通__量_发生变化，闭合导体回路中 就有感应电流．
要点探究讲练互动
要点一 磁通量的分析和计算 1．匀强磁场中磁通量的计算 利用公式：Φ＝BS(其中B为匀强磁场的磁感应强度，S为线 圈的有效面积)．注意以下四种情况：
(1)如果磁感线与平面不垂直，如图甲所示，有效面积应理 解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直 磁场方向的夹角为θ，则有效面积为Scosθ，穿过该平面的磁 通量为Φ＝BScosθ.若磁感线与平面夹角为α，则Φ＝BSsinα.
导体棒的运动 左、右平动 上、下平动 前、后平动
电表指针摆动情况 不摆动 不摆动 摆动
通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应 电流？ 提示：部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化时 (磁场不变化)，有电流产生；当导体棒左右、上下平动时， 闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生．
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，通过其中的磁
感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出， 由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b， 所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故选A.
【答案】 A 【名师归纳】 解决这一类问题，不能机械地根据Φ＝BS进 行判断.应分析磁感线的分布特点，弄清磁感线穿进、穿出 情况.若穿过某个面的磁感线是双向的，那么磁通量是指磁 感线的净条数.
摆动 不摆动
摆动
通过表格分析：在这个实验中，什么情况下闭合回路中能够 产生感应电流？ 提示：磁铁相对线圈运动，线圈内磁场强弱发生变化时(线 圈面积不变)，有电流产生；当磁铁在线圈中静止时，线圈 内磁场不变化，无电流产生．
3．模仿法拉第的实验 如图所示，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．然后进 行实验，得到了下表所示的实验现象.
穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：
B不变、S变
例：闭合电路的一部分 导体切割磁感线时
Φ变的四 种情况
B变、S不变 B和S都变
例：线圈与磁体之间发
生相对运动时
注意：此时可由ΔΦ＝ Φt－Φ0计算并判断磁
通量是否变化
B和S大小都不变，但二 例：线圈在磁场中转动
者之间的夹角变
时
如例图2 所示，竖直放置的长直导线通一恒定电流，有一矩形线 框与导线在同一平面，在下列情况中线框中产生感应电流的 是( ) A．导线中电流变大 B．线框向右平动 C．线框向下平动 D．线框以直导线为轴转动
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寻规探法思维启迪
非匀强磁场中磁通量的比较 【范例】 如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属 圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则通过两圆环 的磁通量Φa、Φb( )
A．Φa＞Φb
B．Φa＜Φb
C．Φa＝ΦbD．不能比较
【解析】 条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内
外磁感线的条数相同．②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁
【思路点拨】 首先弄清直线电流周围磁感线的分布特点， 然后再判断磁通量是否变化．
【解析】 逐项分析如下：
选项
诊断
结论
A
因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线 框的磁通量增大
√
B
离直导线越远，磁感线分布越疏，如图甲，因此 线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小
√
由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不
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一、划时代的发现 自研教材
1．奥斯特梦圆“电生磁” 1820年，丹麦物理学家_奥__斯__特_发现电流能产生磁场，即电流 的磁效应． 2．法拉第心系“磁生电” (1)1831年，英国物理学家_法__拉__第_发现“磁生电”，即电磁 感应现象．
(2)法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：变化的电流、 变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁和在磁场中运动 的导体，它们都与_变_化___和__运__动__相联系，这些现象叫做电磁感 应，产生的电流叫_感__应__电__流__．
实验操作 开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关闭合，滑动变阻器的滑片
不动 开关闭合，迅速移动滑动变阻
器的滑片
线圈B中有无电流 有 有 无
有
通过表格分析：在这个实验中，什么情况下能够产生感应 电流？ 提示：通、断电瞬间以及变阻器滑片迅速移动的过程中，线 圈A中的电流变化，导致线圈B内的磁场变化，有感应电流 产生；线圈B内的磁场不变化时，则没有感应电流产生．
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第四章 电磁感应
第四章 电磁感应
第四章 电磁感应
第一节 划时代的发现 第二节 探究感应电流的产生条件
学习目标 1.了解与“电生磁”及“磁生电”相关的物理学史，知道电 磁感应现象和感应电流． 2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件． 3．会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算磁通量及 磁通量的变化．
(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭 合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的 磁通量却相同：Φ＝BS2. (3)某面积内有不同方向的磁感线穿过时，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． (4)线圈为多匝时，磁通量仍为Φ＝BS，因为穿过线圈的磁 感线的条数不受匝数影响．