1、在此输入您的封面副标题第第四四章章电电磁磁感感应应第第四四章章电电磁磁感感应应第第一一节节划划时时代代的的发发现现第第二二节节探探究究感感应应电电流流的的产产生生条条件件第第四四章章电电磁磁感感应应学学习习目目标标1.了了解解与与“电电生生磁磁”及及“磁磁生生电电”相相关关的的物物理理学学史史，知知道道电电磁磁感感应应现现象象和和感感应应电电流流2通通过过实实验验，探探究究和和理理解解感感应应电电流流的的产产生生条条件件3会会分分析析通通过过电电路路的的磁磁通通量量的的变变化化情情况况，会会计计算算磁磁通通量量及及磁磁通通量量的的变变化化新新 知知 初初 探探 自自 主主 学学 习习一一、划划
2、时时代代的的发发现现自自研研教教材材1奥奥斯斯特特梦梦圆圆“电电生生磁磁”1820年年，丹丹麦麦物物理理学学家家_发发现现电电流流能能产产生生磁磁场场，即即电电流流的的磁磁效效应应2法法拉拉第第心心系系“磁磁生生电电”(1)1831年年，英英国国物物理理学学家家_发发现现“磁磁生生电电”，即即电电磁磁感感应应现现象象奥奥斯斯特特法法拉拉第第变变化化和和运运动动感感应应电电流流成成功功体体验验很很多多科科学学家家为为什什么么在在磁磁生生电电的的研研究究中中没没有有成成功功？提提示示：很很多多科科学学家家没没有有注注意意磁磁场场的的变变化化和和导导体体与与磁磁场场之之间间的的相相对对运运动动，只只
3、想想把把导导体体放放入入磁磁场场中中来来获获得得电电流流，这这实实际际上上违违反反了了能能量量转转化化和和守守恒恒定定律律二二、探探究究感感应应电电流流的的产产生生条条件件自自主主探探究究1导导体体棒棒在在磁磁场场中中运运动动是是否否产产生生电电流流如如图图所所示示，导导体体棒棒AB前前后后平平动动、左左右右平平动动、上上下下平平动动，引引起起电电流流表表指指针针的的摆摆动动情情况况已已记记录录在在下下表表中中导导体体棒棒的的运运动动电电表表指指针针摆摆动动情情况况左左、右右平平动动不不摆摆动动上上、下下平平动动不不摆摆动动前前、后后平平动动摆摆动动通通过过表表格格分分析析：在在这这个个实实验
4、验中中，什什么么情情况况下下能能够够产产生生感感应应电电流流？提提示示：部部分分导导体体切切割割磁磁感感线线，闭闭合合电电路路所所围围面面积积发发生生变变化化时时(磁磁场场不不变变化化)，有有电电流流产产生生；当当导导体体棒棒左左右右、上上下下平平动动时时，闭闭合合电电路路所所围围面面积积没没有有发发生生变变化化，无无电电流流产产生生2磁磁铁铁在在螺螺线线管管中中运运动动是是否否产产生生电电流流如如图图所所示示，把把磁磁铁铁的的某某一一个个磁磁极极插插入入线线圈圈、或或静静止止的的放放在在线线圈圈中中、或或从从线线圈圈中中抽抽出出，电电流流表表指指针针的的摆摆动动情情况况已已记记录录在在下下表
5、表中中磁磁铁铁的的运运动动表表针针的的摆摆动动情情况况磁磁铁铁的的运运动动表表针针的的摆摆动动情情况况N极极插插入入线线圈圈摆摆动动S极极插插入入线线圈圈摆摆动动N极极停停在在线线圈圈中中不不摆摆动动S极极停停在在线线圈圈中中不不摆摆动动N极极从从线线圈圈中中抽抽出出摆摆动动S极极从从线线圈圈中中抽抽出出摆摆动动通通过过表表格格分分析析：在在这这个个实实验验中中，什什么么情情况况下下闭闭合合回回路路中中能能够够产产生生感感应应电电流流？提提示示：磁磁铁铁相相对对线线圈圈运运动动，线线圈圈内内磁磁场场强强弱弱发发生生变变化化时时(线线圈圈面面积积不不变变)，有有电电流流产产生生；当当磁磁铁铁在在
6、线线圈圈中中静静止止时时，线线圈圈内内磁磁场场不不变变化化，无无电电流流产产生生3模模仿仿法法拉拉第第的的实实验验如如图图所所示示，线线圈圈A通通过过变变阻阻器器和和开开关关连连接接到到电电源源上上，线线圈圈B的的两两端端连连到到电电流流表表上上，把把线线圈圈A装装在在线线圈圈B的的里里面面然然后后进进行行实实验验，得得到到了了下下表表所所示示的的实实验验现现象象.实实验验操操作作线线圈圈B中中有有无无电电流流开开关关闭闭合合瞬瞬间间有有开开关关断断开开瞬瞬间间有有开开关关闭闭合合，滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片不不动动无无开开关关闭闭合合，迅迅速速移移动动滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片有
7、有通通过过表表格格分分析析：在在这这个个实实验验中中，什什么么情情况况下下能能够够产产生生感感应应电电流流？提提示示：通通、断断电电瞬瞬间间以以及及变变阻阻器器滑滑片片迅迅速速移移动动的的过过程程中中，线线圈圈A中中的的电电流流变变化化，导导致致线线圈圈B内内的的磁磁场场变变化化，有有感感应应电电流流产产生生；线线圈圈B内内的的磁磁场场不不变变化化时时，则则没没有有感感应应电电流流产产生生成成功功发发现现只只要要穿穿过过闭闭合合导导体体回回路路的的_发发生生变变化化，闭闭合合导导体体回回路路中中就就有有感感应应电电流流磁磁通通量量要要 点点 探探 究究 讲讲 练练 互互 动动要要点点一一磁磁通
8、通量量的的分分析析和和计计算算1匀匀强强磁磁场场中中磁磁通通量量的的计计算算利利用用公公式式：BS(其其中中B为为匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度，S为为线线圈圈的的有有效效面面积积)注注意意以以下下四四种种情情况况：(1)如如果果磁磁感感线线与与平平面面不不垂垂直直，如如图图甲甲所所示示，有有效效面面积积应应理理解解为为原原平平面面在在垂垂直直磁磁场场方方向向上上的的投投影影面面积积，如如果果平平面面与与垂垂直直磁磁场场方方向向的的夹夹角角为为，则则有有效效面面积积为为Scos，穿穿过过该该平平面面的的磁磁通通量量为为BScos.若若磁磁感感线线与与平平面面夹夹角角为为，则则BSsi
9、n.(2)S指指闭闭合合回回路路中中包包含含磁磁场场的的那那部部分分有有效效面面积积，如如图图乙乙，闭闭合合回回路路abcd和和闭闭合合回回路路ABCD虽虽然然面面积积不不同同，但但穿穿过过它它们们的的磁磁通通量量却却相相同同：BS2.(3)某某面面积积内内有有不不同同方方向向的的磁磁感感线线穿穿过过时时，分分别别计计算算不不同同方方向向的的磁磁场场的的磁磁通通量量，然然后后规规定定某某个个方方向向的的磁磁通通量量为为正正，反反方方向向的的磁磁通通量量为为负负，求求其其代代数数和和(4)线线圈圈为为多多匝匝时时，磁磁通通量量仍仍为为BS，因因为为穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线的的条条数数不不
10、受受匝匝数数影影响响2非非匀匀强强磁磁场场中中磁磁通通量量的的分分析析条条形形磁磁铁铁、通通电电导导线线周周围围的的磁磁场场都都是是非非匀匀强强磁磁场场，通通常常只只对对穿穿过过其其中中的的线线圈圈的的磁磁通通量量进进行行定定性性分分析析，分分析析时时应应兼兼顾顾磁磁场场强强弱弱、线线圈圈面面积积和和磁磁场场与与线线圈圈的的夹夹角角等等因因素素，并并可可充充分分利利用用磁磁感感线线来来判判断断，即即磁磁通通量量的的大大小小对对应应穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线的的条条数数，穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线的的条条数数变变化化，则则说说明明磁磁通通量量变变化化如如图图所所示示，有有一一个个垂垂
11、直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，B0.8T，磁磁场场有有明明显显的的圆圆形形边边界界，圆圆心心为为O，半半径径为为1cm.现现于于纸纸面面内内先先后后放放上上圆圆线线圈圈，圆圆心心均均在在O处处，A线线圈圈半半径径为为1cm,10匝匝；B线线圈圈半半径径为为2cm,1匝匝；C线线圈圈半半径径为为0.5cm，1匝匝问问：(1)在在B减减为为0.4T的的过过程程中中，A和和B中中磁磁通通量量改改变变了了多多少少？(2)当当磁磁场场转转过过30角角的的过过程程中中，C中中磁磁通通量量改改变变了了多多少少？【解解析析】本本题题主主要要考考查查磁磁通通量量改改变变量量的的求求解解，可可由由21
12、求求出出注注意意BS中中的的S取取对对磁磁通通量量有有贡贡献献的的有有效效面面积积(1)对对A线线圈圈：1B1R2，2B2R2，磁磁通通量量改改变变量量|21|(0.80.4)3.14(1102)2Wb1.256104Wb.对对B线线圈圈：|21|(0.80.4)3.14(1102)2Wb1.256104Wb.(2)对对C线线圈圈：1Br2磁磁场场转转过过30时时，2Br2cos30磁磁通通量量改改变变量量|21|Br2(1cos30)0.83.14(5103)2(10.866)Wb8.4106Wb.【答答案案】见见解解析析【名名师师点点评评】磁磁通通量量和和线线圈圈匝匝数数无无关关，磁磁通通
13、量量的的改改变变量量和和线线圈圈匝匝数数也也无无关关；当当线线圈圈所所围围面面积积大大于于磁磁场场区区域域时时，以以磁磁场场区区域域面面积积为为准准跟跟踪踪训训练练1(2013武武汉汉市市重重点点中中学学高高二二期期中中)如如图图所所示示，通通有有恒恒定定电电流流的的导导线线MN与与闭闭合合金金属属框框共共面面，第第一一次次将将金金属属框框由由平平移移到到，第第二二次次将将金金属属框框绕绕cd边边翻翻转转到到，设设先先后后两两次次通通过过金金属属框框的的磁磁通通量量变变化化大大小小分分别别为为1和和2，则则()A12B12C12D不不能能判判断断解解析析：选选C.将将金金属属框框由由平平移移到
14、到磁磁通通量量的的变变化化量量大大小小1|，将将金金属属框框绕绕cd边边翻翻转转到到时时磁磁通通量量变变化化量量大大小小为为2|，所所以以12，故故选选C.要要点点二二感感应应电电流流有有无无的的判判断断1产产生生条条件件(1)电电路路为为闭闭合合电电路路(2)穿穿过过电电路路的的磁磁通通量量发发生生变变化化注注意意：(1)、(2)两两条条必必须须同同时时满满足足，才才能能产产生生感感应应电电流流2判判断断方方法法(1)明明确确电电路路是是否否为为闭闭合合电电路路(2)判判断断穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量是是否否发发生生变变化化穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量发发生生变变化化，大大
15、致致有有以以下下几几种种情情况况：变变的的四四种种情情况况B不不变变、S变变例例：闭闭合合电电路路的的一一部部分分导导体体切切割割磁磁感感线线时时B变变、S不不变变例例：线线圈圈与与磁磁体体之之间间发发生生相相对对运运动动时时B和和S都都变变注注意意：此此时时可可由由t0计计算算并并判判断断磁磁通通量量是是否否变变化化B和和S大大小小都都不不变变，但但二二者者之之间间的的夹夹角角变变例例：线线圈圈在在磁磁场场中中转转动动时时如如图图所所示示，竖竖直直放放置置的的长长直直导导线线通通一一恒恒定定电电流流，有有一一矩矩形形线线框框与与导导线线在在同同一一平平面面，在在下下列列情情况况中中线线框框中
16、中产产生生感感应应电电流流的的是是()A导导线线中中电电流流变变大大B线线框框向向右右平平动动C线线框框向向下下平平动动D线线框框以以直直导导线线为为轴轴转转动动【思思路路点点拨拨】首首先先弄弄清清直直线线电电流流周周围围磁磁感感线线的的分分布布特特点点，然然后后再再判判断断磁磁通通量量是是否否变变化化【解解析析】逐逐项项分分析析如如下下：选选项项诊诊断断结结论论A因因I增增大大而而引引起起导导线线周周围围的的磁磁场场增增强强，使使穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量增增大大B离离直直导导线线越越远远，磁磁感感线线分分布布越越疏疏，如如图图甲甲，因因此此线线框框向向右右平平动动时时，穿穿过过线线框
17、框的的磁磁通通量量变变小小C由由图图甲甲可可知知线线框框向向下下平平动动时时穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量不不变变D画画出出俯俯视视图图如如图图乙乙，由由图图可可看看出出线线框框绕绕直直导导线线转转动动时时，在在任任何何一一个个位位置置穿穿过过线线框框的的磁磁感感线线条条数数均均不不变变，因因此此无无感感应应电电流流【答答案案】AB【名名师师点点评评】判判断断是是否否产产生生感感应应电电流流，关关键键要要分分析析穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量是是否否发发生生变变化化，而而对对于于本本题题来来说说，首首先先就就必必须须弄弄清清楚楚通通电电直直导导线线的的磁磁感感线线分分布布情情况况，
18、如如果果是是立立体体图图，我我们们经经常常还还得得把把它它转转化化成成平平面面图图，比比如如转转化化成成俯俯视视图图、侧侧视视图图等等跟跟踪踪训训练练2如如图图所所示示，矩矩形形线线框框有有一一半半在在匀匀强强磁磁场场中中，若若要要使使线线框框中中有有感感应应电电流流，下下列列做做法法中中可可行行的的是是()A将将线线框框向向左左平平移移B以以ab边边为为轴轴转转动动90C以以ad边边为为轴轴转转动动60D以以bc边边为为轴轴转转动动60解解析析：选选ABC.将将线线框框向向左左拉拉出出磁磁场场的的过过程程中中，线线框框的的bc部部分分做做切切割割磁磁感感线线的的运运动动，或或者者说说穿穿过过
19、线线框框的的磁磁通通量量减减少少，所所以以线线框框中中产产生生感感应应电电流流，故故A正正确确；当当线线框框以以ab边边为为轴轴转转动动时时，线线框框的的cd边边右右半半段段在在做做切切割割磁磁感感线线运运动动，或或者者说说穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量在在发发生生变变化化，所所以以线线框框中中将将产产生生感感应应电电流流，B正正确确；当当线线框框以以ad边边为为轴轴转转动动(小小于于60)，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量在在减减少少，所所以以在在转转动动过过程程中中产产生生感感应应电电流流，选选项项C正正确确；当当线线框框以以bc为为轴轴转转动动时时，如如果果转转动动角角小小于于60，则
20、则穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量始始终终保保持持不不变变(其其值值为为磁磁感感应应强强度度与与矩矩形形线线框框面面积积的的一一半半的的乘乘积积)，D错错误误故故选选ABC.寻寻 规规 探探 法法 思思 维维 启启 迪迪非非匀匀强强磁磁场场中中磁磁通通量量的的比比较较【范范例例】如如图图所所示示，a、b是是两两个个同同平平面面、同同心心放放置置的的金金属属圆圆环环，条条形形磁磁铁铁穿穿过过圆圆环环且且与与两两环环平平面面垂垂直直，则则通通过过两两圆圆环环的的磁磁通通量量a、b()AabBabCabD不不能能比比较较【解解析析】条条形形磁磁铁铁磁磁场场的的磁磁感感线线的的分分布布特特点点是是：磁
21、磁铁铁内内外外磁磁感感线线的的条条数数相相同同磁磁铁铁内内外外磁磁感感线线的的方方向向相相反反；磁磁铁铁外外部部磁磁感感线线的的分分布布是是两两端端密密、中中间间疏疏两两个个同同心心放放置置的的同同平平面面的的金金属属圆圆环环与与磁磁铁铁垂垂直直且且磁磁铁铁在在中中央央时时，通通过过其其中中的的磁磁感感线线的的俯俯视视图图如如图图所所示示，穿穿过过圆圆环环的的磁磁通通量量进进出出，由由于于两两圆圆环环面面积积SaSb，两两圆圆环环的的进进相相同同，而而出出a出出b，所所以以穿穿过过两两圆圆环环的的有有效效磁磁通通量量ab，故故选选A.【答答案案】A【名名师师归归纳纳】解解决决这这一一类类问问题题，不不能能机机械械地地根根据据BS进进行行判判断断.应应分分析析磁磁感感线线的的分分布布特特点点，弄弄清清磁磁感感线线穿穿进进、穿穿出出情情况况.若若穿穿过过某某个个面面的的磁磁感感线线是是双双向向的的，那那么么磁磁通通量量是是指指磁磁感感线线的的净净条条数数.知知 能能 演演 练练 轻轻 松松 闯闯 关关本本部部分分内内容容讲讲解解结结束束按按ESC键键退退出出全全屏屏播播放放
