2016-2017学年高中物理人教版选修修31电磁感应现象

重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
一、对磁通量的认识 1.磁通量定义 穿过某一面积的磁感线的条数,叫作穿过这个面积的磁通量。 (1)磁通量简称磁通,磁通量的符号是Φ。 (2)磁通量是标量。 2.磁通量的计算 (1)穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线的条数,表示 磁感应强度B。 (2)当面积S和磁感应强度垂直,且在匀强磁场中时,通过S的磁通 量Φ为Φ=BS(如图甲所示)。
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
2.磁铁在线圈中运动 如图丁所示,条形磁铁插入或拔出线圈时,线圈中有电流产生,但 磁铁在线圈中静止不动时,线路中无电流产生。 3.改变螺线管AB中的电流 如图戊所示,将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动,当开关S闭 合或断开时,电流计中有电流通过;若开关S一直闭合,当改变滑动变 阻器的阻值时,电流计中也有电流通过。
答案:ABD 题后反思分析是否产生感应电流,关键就是分析穿过闭合线框的 磁通量是否变化,而分析磁通量是否有变化,就要搞清楚磁感线的 分布,亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化。
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
类型一 类型二
磁通量变化的判断 【例1】两圆环A、B同心放置且半径 RA>RB,将一条形磁铁置于 两环圆心处,且与圆环平面垂直,如图所示,则穿过A、B两圆环的磁 通量的大小关系为( )
A.ΦA>ΦB C.ΦA<ΦB
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
类型一 类型二
选项C中,由图甲可知,线框向下平动时穿过线框的磁通量不变,故 选项C错误。选项D可用一些特殊位置来分析。当线框在图甲所示 位置时,穿过线框的磁通量最大;当线框转过90°时,穿过线框的磁 通量为零,因此可以判定线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化, 故选项D正确。选项E中,先画出俯视图如图乙所示,由图可看出,线 框绕直导线转动时,在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变, 因此无感应电流产生,故选项E错误。
量式。 (2)磁通量的正负:磁通量虽然有正负,但它是一个标量。它的正
负是这样规定的:任何一个面都有正、反两面,规定磁感线从正面 穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负,在求总的磁
通量时要注意它们的正负。ΔΦ、Φ的符号不同于矢量,不表示方
向,当然也不表示大小,而是为了计算方便而引入的。
ΔΦ>0表示磁通量增加。ΔΦ<0表示磁通量减少。
一二三
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
特别提醒当不同的磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁感
线条数为Φ1,反向磁感线条数为Φ2,则磁通量等于穿过该平面的磁 感线的净条数,即Φ=Φ1-Φ2,该磁通量称为合磁通量。
目标导航
(4)闭合电路的面积不变、在磁场中位置不变,而磁感应强度随时 间t发生变化。
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
三、产生电磁感应的常见类型 1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动 如图丙所示,导体AB做切割磁感线运动时,线路中有电流产生,而 若导体AB沿着磁感线方向运动时,线路中无电流产生。
第三章 电磁感应
一、电磁感应现象
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
1.收集有关物理学史资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人 类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神。
2.知道磁通量,会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的大小。 3.通过实验,了解感应电流的产生条件。
一二三
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
奥斯特发现电流的磁效应以后,瑞士科学家科拉顿就一直做“磁 生电”的实验,他的代表性实验是:把磁铁插入线圈中,看看是否有感 应电流产生。为了排除磁铁移动对灵敏电流计的影响,他把电流计 放在隔壁的房间里面,一切准备就绪,他把磁铁插入线圈中,然后急 忙奔向隔壁,看看电流计的指针偏转了没有,结果总是大失所望。 法拉第在科拉顿的启发下,重做磁铁插入线圈的实验,发现电流计 的指针摆动了。一个划时代的伟大发现就这样从科拉顿的鼻尖下 溜走,落在了法拉第的头上。请你思考一下,科拉顿的实验为什么 没有成功?
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
(3)在匀强磁场中,若某个面积与磁感应强度方向不垂直,计算磁 通量时,应先找出垂直于磁感线方向的面积。如图乙中,平面abcd 与竖直方向间夹角为θ,则水平方向的匀强磁场穿过面积abcd的磁 通量应为
B.ΦA=ΦB
D.无法确定
类型一 类型二
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
解析:条形磁铁的磁感线是闭合曲线,在磁铁外部从N极出发到S 极,在内部从S极到N极,所以磁铁内部的磁感线全部穿过两圆环,且 方向向上,外部的磁感线部分穿过两圆环,方向向下,而且面积越大 外部磁感线穿过圆环的越多,穿过两圆环的磁通量均为合磁通量, 所以圆环面积越小,合磁通量越大。
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ab边为轴转动 E.线框以直导线为轴转动
类型一 类型二
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUwk.baidu.comI
解析:选项A中,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,线框中产生感应电流,故选项A正确。选项B中,因距 离直导线越远,磁感线分布越疏(如图甲所示),因此线框向右平动时, 穿过线框的磁通量变小,线框中产生感应电流,故选项B正确。
提示:将磁铁插入线圈的过程中,有感应电流产生,当他奔向隔壁 时,磁铁已停在线圈中,磁通量不再变化,刚才产生的感应电流已不 复存在,当然看不到指针摆动了。
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
三、磁通量 穿过某一个闭合回路的磁通量的大小用穿过磁感线条数的多少 来表示,与回路的面积和磁场的磁感应强度的大小有关。
化,ΔΦ=B·ΔS=B(S2-S1)。
(2)闭合电路的面积S不变,而闭合回路在非匀强磁场中运动的位 置发生变化,引起回路所在处的磁感应强度不同。
一二三
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
(3)闭合电路的面积不变,但面积S与磁感应强度B的夹角改变而 引起磁通量变化。
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
二、理解产生感应电流的条件 1.不论用什么方法,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。 2.其条件可以归纳为两个:一个是电路本身的属性,即电路必须是 闭合电路;另一个是穿过电路本身的磁通量发生变化,其主要内涵 是体现在“变化”二字上。电路中有没有磁通量不是产生感应电流 的条件,如果穿过电路的磁通量很大但不变化,那么也不会产生感 应电流。使穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有如下几种情况: (1)磁感应强度B不变,闭合电路的面积S发生变
Φ=B·Scos θ。
Scos θ即是面积S在垂直于磁感线方向的投影,我们称之为有效面 积。
(4)如果一个线圈有n匝,线圈平面的面积为S,当线圈垂直放置于 磁感应强度为B的匀强磁场中时,穿过线圈的磁通量应为
Φ=BS(与匝数n无关)。
(5)当空间中有不同强弱、方向的磁场同时存在时,通过某个面的 磁通量等于各个磁场产生的磁通量的代数和,即
答案:C 题后反思磁通量发生变化的因素: (1)磁感应强度B发生变化。 (2)线圈的面积S发生变化。 (3)磁感应强度B与面积S之间的夹角θ发生变化。
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
类型一 类型二
产生感应电流的条件 【例2】如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定电流,有一矩形 线框与导线在同一平面内,在下列情况中,线框能产生感应电流的 是( )
一二三
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一、划时代的发现 电磁感应现象是英国物理学家法拉第在奥斯特发现电流磁效应 的启发下,经过十年的不懈努力发现的。
一二三
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
二、电磁感应现象 1.概念 (1)电磁感应现象:闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线的运 动时,导体中就产生电流,这种由磁产生电的现象叫电磁感应现象。 (2)感应电流:电磁感应现象中所产生的电流叫感应电流。 2.产生感应电流的条件:只要穿过闭合电路的磁通量变化,闭合电 路就有电流产生。 3.本质:磁生电。
戊
一二三
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
特别提醒 导体做切割磁感线运动时,必须突出“一部分导体”。如图所示,线 框abcd向右运动,在ab边进入磁场时,线框中仅有ab这一部分导体 切割磁感线,线框内会有感应电流;一旦整个线框全部进入磁场继 续向右运动时,线框内磁通量不再变化,也就没有感应电流。所以, 关键是抓住磁通量有无变化来判断。
请实践一次“探雷”活动:在一块较大的硬纸板下面放置一根条形 磁铁充当“地雷”。你能借助几匝铜线圈与一个灵敏电流计组装成 探雷器,确定“地雷”的位置吗?
提示:能。铜线圈通过条形磁铁上方时,穿过铜线圈的磁通量变 化会在线圈中产生感应电流,所以可以通过灵敏电流计指针的转动 确定“地雷”的位置。
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
Φ=Φ1+Φ2+…
目标导航
Z Z D 知识梳理 HISHISHULI
重难聚焦
HONGNANJUJIAO
典例透析
IANLITOUXI
一二三
3.磁通量的单位 在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,简称韦,符号是Wb。
1 Wb=1 T·m2
4.磁通量的变化量ΔΦ (1)表达式:ΔΦ=Φ2-Φ1。 式中Φ2为变化后的磁通量,Φ1为初始状态时的磁通量,该式为标