【原创】1.1《磁生电的探索》课件

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实验操作 有无电流产生
实验探究结论
将磁铁插入螺 线管时
有 将磁铁插入或拔出螺线管
磁铁静止在螺 线管中时
时,通过螺线管闭合回路

的磁通量 发生变化,有感
将磁铁拔出螺 线管时
应电流产生 有
探究3:如图所示,螺线管A放在螺线管B内。
实验操作 有无电流产生
实验探究结论
闭合开关的
导体和磁场间并没有发生相对
二、探究感应电流的产生条件 1.实验探究 探究1:(如图所示)
实验操作
导体AB与磁场相对静止 导体AB平行于磁感线运 动(与导轨不分离) 导体AB做切割磁感线运 动(与导轨不分离)
有无电 流产生
实验探究结论
无 导体AB切割磁感线,
无 通过闭合回路的磁通
量 发生变化,有感应
有 电流产生
探究2:(如图所示)
解析:要使闭合回路中产生感应电流,导体棒需切割 磁场,选项B、C、D中导体棒在磁场中运动,但没有切 割磁场,均错误。 答案:A
4.关于产生感应电流的条件,下列说法正确的是 ( ) A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流 B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电 流 C.闭合线圈做切割磁感线运动,一定能产生感应电流 D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生 感应电流 解析:产生感应电流的条件是:①闭合回路, ②磁通量发生变化。 答案:D
5.法拉第把可以产生感应电流的情形概括为五类:①变 化的电流;②变化的磁场;③运动的稳恒电流;④运 动的磁体;⑤在磁场中运动的导体。 如图所示实验装 置分别说明了哪种情形?
解析:实验(a)说明的是④,运动的磁体产生感应电流 ;实验(b)说明的是⑤,在磁场中运动的导体产生感应 电流;实验(c)说明的是①、②,变化的电流产生变化 的磁场,最终产生感应电流。 答案:见解析
2.发电的基本原理是电磁感应,发现“磁生电”现象
的科学家是 ( )
A.安培
B.赫兹
C.法拉第
D.奥斯特
解析:法拉第发现了电磁感应现象,而奥斯特在
更早的时候发现了电流的磁效应,法拉第受奥斯
特“电生磁”的启发,在经历了多次失败后,终于
悟出了“磁生电”的基本原理。
答案:C
3. 用导线将灵敏电流表与金属棒连接 成一个磁生电的实验电路,如图 所示,则下列哪种操作能使指针偏 转( ) A.使导体ab向左(或向右)移动 B.使导体ab向上(或向下)移动 C.使导体ab沿a→b的方向移动 D.使导体ab沿b→a的方向移动
1. 如图所示,一个垂直纸面 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2 cm。 现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在 O处,A线圈半径为1 cm,10匝;B线圈半 径为2 cm,1匝;C线圈半径为0.5 cm,1匝。问:
(1)在磁感应强度减为0.4 T的过程中,A、B线圈中的 磁通量改变多少?
注意:
(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化是电路中 产生感应电流的唯一条件,也是普适条件,其中 闭合电路是产生感应电流的前提,而磁通量发生 变化是产生感应电流的根本。
(2)导体做切割磁感线运动不一定产生感应电流, 因为电路不一定闭合;闭合电路在磁场中运动也不一 定产生感应电流,因为磁通量可能不变。
[答案] C
电路闭合,磁通量变化,是产生感应电流 的两个必要条件,缺一不可。其中磁感线的条 数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小, 所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时, 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。
1.(对应要点一)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,它们的磁通量分别为Φa、 Φb、Φc,下列说法中正确的是 ( )
(3)Φ、ΔΦ均与线圈匝数无关,ΔΦ=Φ2-Φ1= B·ΔS=ΔB·S,与磁场垂直的平面开始时和转过180°时 ,Φ是不同的,其ΔΦ=2BS而不是零。
(2)当磁场转过30°角的过程中,C线圈中磁通量改变 多少?
[审题指导] 解决此题的关键是理解磁通量Φ=BS中S 的意义,同时掌握ΔΦ=Φ2-Φ1的计算方法。
[解析] (1)对A线圈,Φ1A=B1πr12,Φ2A=B2πr12。 磁通量改变量
|Φ2A-Φ1A|=(0.8-0.4)×3.14×10-4 Wb =1.256×10-4 Wb; 对B线圈, |Φ2B-Φ1B|=(0.8-0.4)×3.14×(2×10-2)2 Wb =5.024×10-4 Wb。
即使是闭合回路的部分导体做切割磁感 线运动,也不能保证一定存在感应电 流,如图所示,abcd线框的一 部分在匀强磁场中上下平动,尽管是部 分切割,但同样没有感应电流。
[名师点睛] 导体切割磁感线是导体中产生感应电流的一 种表面现象,其根本原因是穿过闭合回路的磁通 量发生变化。
2. 如图所示的匀强磁场中有 一个矩形闭合导线框,在下列四种情况 下,线框中会产生感应电流的是( ) A.线框平面始终与磁感线平 行,线框在磁场中左右运动 B.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动 C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
三、电磁感应
1.电磁感应 因磁通量变化而产生 电流 的现象。
2.感应电流 电磁感应 所产生的电流。
[试身手·夯基础] 1.引起磁通量变化的原因是各不相同的,可能是
________发生变化,或者是闭合电路在磁场中的 ________发生变化,也可能是闭合电路与磁场的夹角 发生变化。 答案:磁场 面积
(2)对C线圈:Φ1C=Bπr2,磁场转过30°,线圈面积在垂直 磁场方向的投影为πr2cos30°,则Φ2C=Bπr2cos30°。
磁通量改变量|Φ2C-Φ1C|=Bπr2(1-cos 30°) =0.8×3.14×(5×10-3)2×(1-0.866) Wb =8.415 2×10-6 Wb。 [答案] (1)1.256×10-4 Wb 5.024×10-4 Wb (2)8.415 2×10-6 Wb
用磁通量计算公式Φ=BS计算时要注意三点: (1)S是指闭合回路中包含磁场部分的有效面
积,且S必须与磁场方向垂直。 (2)磁通量虽是标量但有正、负之分,计算
时要按代数和的方法求总磁通量。 (3)磁通量及磁通量的变化量不受线圈匝数
的影响。
要点二:电流的磁效应与电磁感应现象的理解
(1)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。
第一节 磁生电的探索
课程目标:
1.了解电磁感应现象这一划时代发现的曲 折历程。
2.通过实验与探究知道什么是电磁感应现 象,掌握产生感应电流的条件。
3.理解磁通量并学会磁通量变化的分析与 计算。
[读教材·填要点] 一、电磁感应的探索历程 1.“电生磁” 1820年,丹麦物理学家 奥斯特发现了电流的磁效应。 2.“磁生电” 1831年,英国物理学家 法拉第发现了电磁感应现象。
A.Φa<Φb<Φc B.Φa>Φb>Φc C.Φa<Φc<Φb D.Φa>Φc>Φb
解析: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,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 ,应该是:Φa>Φb>Φc。 答案:B
2.(对应要点二)如图所示,矩形线圈与磁场垂 直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外。下述过 程中能使线圈产生感应电流的是 ( )
变阻器电阻不变
生变化时,螺线管B所处的磁Fra bibliotek闭合开关,A中电
场 发生变化,从而引起了穿过
流稳定后,滑动 有 螺线管B的 磁通量 发生变化,
变阻器电阻变小
螺线管B所在的闭合回路中有
断开开关的瞬间 有 感应电流产生
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。
[思路点拨] 明确磁感线 判断磁通量 判断是否产 的分布特点 → 是否变化 → 生感应电流
[解析] 四种情况中初始位置线框均与磁 感线平行,磁通量为零,线圈按A、B、D三 种情况移动后,线框仍与磁感线平行,磁通 量保持为零不变,线框中不产生感应电流。 C中线圈转动后,穿过线框的磁通量不断发 生变化,所以产生感应电流,C项正确。

瞬间
运动,当螺线管A中的电流发
闭合开关,
生变化时,螺线管B所处的磁
A中电流稳
场 发生变化,从而引起了穿
定后,滑动

过螺线管B的 磁通量发生变
变阻器电阻
化,螺线管B所在的闭合回路
变大
中有感应电流产生
实验操作
有无电 流产生
实验探究结论
闭合开关,A中电
导体和磁场间并没有发生相对
流稳定后,滑动 无 运动,当螺线管A中的电流发
磁通量Φ
磁通量的变化量ΔΦ
穿过某个面有方向相反 与磁场垂直的平面,开
的磁场,则不能直接用Φ 始时和转过180°时穿
说明 =B·S,应考虑相反方向 过平面的磁通量是不同
的磁通量抵消以后所剩 的,一正一负,ΔΦ=
余的磁通量
2BS而不是零
[名师点睛] (1)Φ、ΔΦ均与线圈匝数无关,彼此之间也 无直接联系。 (2)磁通量的正、负号并不表示磁通量的方 向,它的符号仅表示磁感线的贯穿方向。 (3)对于穿过某一平面的双向磁场,Φ应表示 的是合磁通量的大小。
要点一:正确理解磁通量机磁通量的变化量
磁通量Φ
磁通量的变化量ΔΦ
物理 某时刻穿过磁场中某个 穿过某个面的磁通量的
意义 面的磁感线条数
差值
Φ=B·S,S为与B垂直的 ΔΦ=Φ2-Φ1
大小 面积,不垂直时,取S在 =B2S2-B1S1
计算
ΔΦ=B·ΔS(B不变)
与B垂直方向上的投影
或ΔΦ=S·ΔB(S不变)
A.以bc为轴转动45° B.以ad为轴转动45° C.将线圈向下平移 D.将线圈向上平移
解析:线圈有没有产生感应电流关键看磁通量 是否变化或磁感线条数是否改变,以bc为轴转 动45°,磁通量不发生变化,无感应电流,所 以A错。将线圈向上、向下平移时线圈的磁通 量也不发生变化,也无感应电流,故C、D也错 。 答案:B
(2)感应电流产生的条件: ①电路闭合。 ②穿过电路的磁通量发生变化。
(3)分析是否产生感应电流,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,关键是分清磁感线的分 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。
(4)导体切割磁感线,不是产生感应电流 的充要条件,归根结底还得看穿过闭合回路 的磁通量是否发生变化。
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