鲁科版高中物理选修3-2：《磁生电的探索》课件1-新版.ppt

1、课标领航课标领航本章主要体现实验探究过程，在了解法本章主要体现实验探究过程，在了解法拉第发现电磁感应现象的基础上，通过实验探拉第发现电磁感应现象的基础上，通过实验探究产生感应电流的条件、感应电流的方向及大究产生感应电流的条件、感应电流的方向及大小，通过实验认识自感现象，并分析其原小，通过实验认识自感现象，并分析其原因在深刻认识实验现象的基础上，总结相关因在深刻认识实验现象的基础上，总结相关的物理规律，并结合实际情况灵活应用的物理规律，并结合实际情况灵活应用课程标准对本章的要求是：课程标准对本章的要求是：1收集资料，了解电磁感应现象的发收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的

2、科学态现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神度和科学精神2通过实验，理解感应电流的产生条通过实验，理解感应电流的产生条件举例说明电磁感应在生活和生产中的件举例说明电磁感应在生活和生产中的应用应用3通过实验，了解自感现象和涡流现通过实验，了解自感现象和涡流现象举例说明自感现象和涡流现象在生活象举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用和生产中的应用本章难点：电磁感应定律的应用本章难点：电磁感应定律的应用本章知识的学习要注意以下两点：本章知识的学习要注意以下两点：1电磁感应现象常与电路、力学、能量等知识电磁感应现象常与电路、力学、能量等知识相联系，更侧重于实际生活、生产科技相结合，因

3、相联系，更侧重于实际生活、生产科技相结合，因此要学好本章需要注意训练和掌握综合性问题的分此要学好本章需要注意训练和掌握综合性问题的分析思路和方法析思路和方法2本章特点是要求有较强的抽象思维能力，同本章特点是要求有较强的抽象思维能力，同时应注意在学习过程中不断提高理解能力、分析综时应注意在学习过程中不断提高理解能力、分析综合能力、推理能力以及空间想象能力合能力、推理能力以及空间想象能力学习目标：学习目标：1.了解电磁感应现象的探索过了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神学精神2通过实验，理解通过实验，理解“磁生电磁生电”的条件的

4、条件3理解并掌握磁通量的变化这一概念理解并掌握磁通量的变化这一概念重点难点：感应电流产生的条件重点难点：感应电流产生的条件易错问题：易错问题：1.磁通量变化的计算时易出现磁通量变化的计算时易出现有效面积的错误有效面积的错误2错误的认为只要导体做切割磁感线运错误的认为只要导体做切割磁感线运动就有感应电流动就有感应电流一、电磁感应的探索历程一、电磁感应的探索历程1电流的磁效应电流的磁效应1820年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家 发现了电流发现了电流的磁效应，它揭示了电现象和磁现象之间存在的的磁效应，它揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系某种联系2探索探索“磁生电磁生电”奥斯特发现了奥斯特发现了“

5、电生磁电生磁”的现象之后，激发人的现象之后，激发人们去探索们去探索“磁生电磁生电”的方法，比较著名的物理学家的方法，比较著名的物理学家有：有：、等，都没有等，都没有坚持到最后，这其中已经发现感应电流的科学家坚持到最后，这其中已经发现感应电流的科学家是：是：基础知识梳理基础知识梳理奥斯特奥斯特菲涅尔菲涅尔安培安培科拉顿科拉顿亨利亨利美国科学家亨利美国科学家亨利3法拉第的探索法拉第的探索英国科学家法拉第始终坚信自然界各种不同英国科学家法拉第始终坚信自然界各种不同现象之间有着现象之间有着 ，一直坚持探索电磁感应，一直坚持探索电磁感应现象，终于悟出了磁生电的基本原理，现象，终于悟出了磁生电的基本原理，

6、“一切都存一切都存在于变化之中在于变化之中”二、科学探究二、科学探究感应电流产生的条件感应电流产生的条件1探究探究1：利用导体在磁场中运动：利用导体在磁场中运动闭合回路的部分导体在磁场中做闭合回路的部分导体在磁场中做 运动时，闭合回路中电流表的指针发生偏转，说运动时，闭合回路中电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流明回路中产生了感应电流相互联系相互联系切割磁感线切割磁感线2探究探究2：利用磁铁在螺线管中的运动：利用磁铁在螺线管中的运动将条形磁铁将条形磁铁 或或 与电流表构成闭合与电流表构成闭合电路的螺线管过程中，观察到电流表的指针发电路的螺线管过程中，观察到电流表的指针发生偏转，说明回

7、路中产生了感应电流生偏转，说明回路中产生了感应电流插入插入拔出拔出3探究探究3：利用通电螺线管的磁场：利用通电螺线管的磁场螺线管螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路，螺线管一个回路，螺线管B与电流表组成闭合回路，与电流表组成闭合回路，螺线管螺线管A放在螺线管放在螺线管B内开关闭合或断开的瞬内开关闭合或断开的瞬间，电流表的指针会发生间，电流表的指针会发生 ，而开关闭合稳，而开关闭合稳定后，电流表的指针定后，电流表的指针 偏转；保持开关闭合，偏转；保持开关闭合，当滑动变阻器的滑片移动时，电流表的指针发当滑动变阻器的滑片移动时，电流表的指针发生生 ；保持开关闭合，

8、当螺线管；保持开关闭合，当螺线管A离开离开B或进或进入入B时，电流表的指针发生时，电流表的指针发生 偏转偏转不不偏转偏转偏转偏转三、产生感应电流的条件三、产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的只要穿过闭合电路的 发生变化，闭合发生变化，闭合电路中就会产生感应电流电路中就会产生感应电流注意注意：判断回路中是否有电流要抓住两条：判断回路中是否有电流要抓住两条：(1)电路是否闭合电路是否闭合(2)磁通量是否改变磁通量是否改变磁通量磁通量只要导体棒在磁场中切割磁感线就一定只要导体棒在磁场中切割磁感线就一定有电流吗？有电流吗？【思考思考提示提示】不一定，要看电路是不一定，要看电路是否闭合否闭合思考一、对磁

9、通量及其变化的理解一、对磁通量及其变化的理解1磁通量磁通量磁通量表示磁场中穿过某一面积的磁感磁通量表示磁场中穿过某一面积的磁感线净条数线净条数BS为匀强磁场中磁通量的计为匀强磁场中磁通量的计算公式应用此公式时需注意以下两点：算公式应用此公式时需注意以下两点：(1)公式公式BS的适用条件：的适用条件：匀强磁场；匀强磁场；磁感线与平面垂直，即磁感线与平面垂直，即BS.核心要点突破核心要点突破(2)S为有效面积为有效面积在匀强磁场在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂中，若磁感线与平面不垂直公式直公式BS中的中的S应为平面在垂直于磁感线应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积方向上的投影面积如图如图111

10、所示，在水平方向的匀强磁场所示，在水平方向的匀强磁场中，面积为中，面积为S的平面的平面abcd与垂直于磁感线方向的与垂直于磁感线方向的平面的夹角为平面的夹角为，则穿过平面，则穿过平面abcd的磁通量应为的磁通量应为BScos.图图111Scos即为平面即为平面S在垂直于磁在垂直于磁感线方向上的投影，我们称之为感线方向上的投影，我们称之为“有效面积有效面积”S是指闭合回路中包含磁场是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积的那部分有效面积如图如图112所示，若闭合电所示，若闭合电路路abcd和和ABCD所在平面均与匀强所在平面均与匀强磁场磁场B垂直，面积分别为垂直，面积分别为S1和和S2，且且S1S

11、2，但磁场区域恰好只有，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过那么大，穿过S1和和S2的磁通的磁通量是相同的，因此，量是相同的，因此，BS中的中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积分有效面积S2.图图1122磁通量的变化磁通量的变化(1)引起磁通量变化的原因：由公式引起磁通量变化的原因：由公式BScos可知，引起磁通量发生变化的原因有：可知，引起磁通量发生变化的原因有：面积面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B发生变化，则发生变化，则磁通量磁通量发生变化；发生变化；面积面积S变化，磁感应强度变化，磁感应强度B不变，则磁通不变，则磁通量量发生变化；发生变化

12、；面积面积S变化，磁感应强度变化，磁感应强度B也发生变化，也发生变化，则磁通量则磁通量可能发生变化；可能发生变化；线圈平面和磁场方向的夹角发生变化线圈平面和磁场方向的夹角发生变化时，引起穿过线圈的磁通量发生变化时，引起穿过线圈的磁通量发生变化1磁通量是标量，但有正、负之分，磁通量是标量，但有正、负之分，正、负由线圈的面决定，磁通量的计算类问题正、负由线圈的面决定，磁通量的计算类问题首先要明确其正、负首先要明确其正、负2磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量量的变化量21也不受线圈匝数

13、的影也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式求响所以，直接用公式求、时，不必考虑时，不必考虑线圈匝数线圈匝数n.特别提醒特别提醒二、对二、对“导体切割导体切割”磁感线的理解磁感线的理解闭合回路中的一段导体做切割磁感线运动闭合回路中的一段导体做切割磁感线运动时，闭合回路中产生感应电流时，闭合回路中产生感应电流1“切割磁感线切割磁感线”产生感应电流和产生感应电流和“磁通量磁通量变化变化”在本质上是一致的如图在本质上是一致的如图113所示，所示，当导体当导体ab向右运动时，会引起向右运动时，会引起abcd回路的面积回路的面积变大，从而使磁通量发生变化，所以在回路中变大，从而使磁通量发生变化，所以在回路中

14、产生感应电流产生感应电流图图1132注意导线是否注意导线是否“切割切割”磁感线，形象地说磁感线，形象地说就是将磁感线就是将磁感线“割断割断”如果导线方向平行于磁如果导线方向平行于磁感线，或者速度方向平行于磁感线，则导线并感线，或者速度方向平行于磁感线，则导线并没有没有“切割切割”磁感线磁感线3回路中有导线切割磁感线，也不能保证回路中有导线切割磁感线，也不能保证一定产生感应电流例如整个回路都处在一个一定产生感应电流例如整个回路都处在一个匀强磁场中沿垂直磁场方向运动时，回路的磁匀强磁场中沿垂直磁场方向运动时，回路的磁通量没有变化，虽然有切割现象，但不会产生通量没有变化，虽然有切割现象，但不会产生感

15、应电流感应电流磁通量是研究电磁感应现象磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图的重要物理量，如图114所示，所示，通有恒定电流的导线通有恒定电流的导线MN与闭合线与闭合线框共面，第一次将线框由框共面，第一次将线框由1平移到平移到2，第二次将线框绕，第二次将线框绕cd边翻转到边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为化量分别为1和和2，则，则()课堂互动讲练课堂互动讲练磁通量的变化磁通量的变化图图114A12B12C12 D无法确定无法确定【思路点拨思路点拨】根据线框在不同位置的磁根据线框在不同位置的磁通量大小利用通量大小利用21计算计算【解析解析】设线框在

16、位置设线框在位置1时的磁通量为时的磁通量为1，在位置，在位置2时的磁通量为时的磁通量为2，直线电流产生，直线电流产生的磁场在的磁场在1处比在处比在2处要强若平移线框，则处要强若平移线框，则112，若转动线框，磁感线是从线框，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此的正反两面穿过的，一正一负，因此21(2)根据分析知根据分析知12.选项选项C正正确答案为确答案为C.【答案答案】C【点评点评】磁通量有正、负，磁通量变化磁通量有正、负，磁通量变化的计算要规定哪个面为正面，磁感线从正面穿的计算要规定哪个面为正面，磁感线从正面穿入为正磁通量，从反面穿入为负磁通量入为正磁通量，从反面穿入

17、为负磁通量1一个一个200匝、面积为匝、面积为20 cm2的线圈放在磁场中，磁场的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在角，若磁感应强度在0.05 s内由内由0.1 T增加到增加到0.5 T，在此过程中磁通量变化了多少？，在此过程中磁通量变化了多少？解析解析：当磁场为：当磁场为0.1 T时的磁通量为：时的磁通量为：1B1Ssin当磁场为当磁场为0.5 T时的磁通量为：时的磁通量为：2B2Ssin在此过程中磁通量的变化为：在此过程中磁通量的变化为：21(B2B1)Ssin(0.50.1)20104sin30Wb4104 Wb.答案答案：4104 Wb如图如

18、图115所示的条件下，闭合矩形线所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是圈能产生感应电流的是()产生感应电流的条件产生感应电流的条件图图115【思路点拨思路点拨】根据产生感应电流的条件，根据产生感应电流的条件，分析闭合电路的磁通量是否变化分析闭合电路的磁通量是否变化【解析解析】A选项中因为线圈平面平行于磁选项中因为线圈平面平行于磁感线，在以感线，在以OO为轴转动的过程中，线圈平面始终为轴转动的过程中，线圈平面始终与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所以无感应电流产生；以无感应电流产生；B选项中，线框平面也与磁感选项中，线框平面也与磁感线平行，穿

19、过线圈的磁通量为零，竖直向上运动线平行，穿过线圈的磁通量为零，竖直向上运动过程中，线框平面始终与磁感线平行，磁通量始过程中，线框平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；终为零，故无感应电流产生；C选项中，线框平面选项中，线框平面与磁感线平行，与与磁感线平行，与B选项相同，故无感应电流选项相同，故无感应电流产生；产生；D选项中尽管线框在转动，但选项中尽管线框在转动，但B与与S都不都不变，变，B又垂直于又垂直于S，所以，所以BS始终不变，线圈始终不变，线圈中无感应电流；而中无感应电流；而E选项，图示状态选项，图示状态0，当，当转过转过90时时BS，所以转动过程中穿过线圈，所以转动过

20、程中穿过线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈中产生感应电流；中产生感应电流；F选项，螺线管内通入交流选项，螺线管内通入交流电，电流的大小和方向都在变化，因此产生的电，电流的大小和方向都在变化，因此产生的磁场强弱、方向也在变化，穿过线框的磁通量磁场强弱、方向也在变化，穿过线框的磁通量发生变化，所以产生感应电流发生变化，所以产生感应电流【答案答案】EF【点评点评】判断闭合回路中是否有感应电判断闭合回路中是否有感应电流产生，应牢牢抓住磁通量是否变化这一理论流产生，应牢牢抓住磁通量是否变化这一理论依据，而引起磁通量变化的常见原因要熟练掌依据，而引起磁通量

21、变化的常见原因要熟练掌握磁通量发生变化的三种情况：握磁通量发生变化的三种情况：(1)S不变，不变，B变；变；(2)B不变，不变，S变；变；(3)B与与S的夹角变的夹角变2.如图如图116所示恒定的磁场中有一圆所示恒定的磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感生电流的是线圈中能产生感生电流的是()图图116A线圈沿自身所在的平面做匀速运动线圈沿自身所在的平面做匀速运动B线圈沿自身所在的平面做加速运动线圈沿自身所在的平面做加速运动C线圈绕任意一条直径做匀速转动线圈绕任意一条直径做匀速转动D线圈绕任意一条直径做变速转动线圈绕任意一条直径做变速转动解析解析：选选CD.线圈沿自身所在的平面做匀线圈沿自身所在的平面做匀速运动和加速运动的情况下，通过线圈的磁通速运动和加速运动的情况下，通过线圈的磁通量未发生变化，故线圈中不能产生感应电流，量未发生变化，故线圈中不能产生感应电流，选项选项A、B错线圈绕任意一条直径转动时，穿错线圈绕任意一条直径转动时，穿过线圈的磁通量发生了变化，故线圈中有感应过线圈的磁通量发生了变化，故线圈中有感应电流产生，故选项电流产生，故选项C、D正确正确