1、第第1 1节节 划时代的发现划时代的发现第第2 2节节 探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件第四章 电磁感应第一页，共27页。学习目标1 1知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精学史，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神神2 2通过实验，探究和理解感应电流的产生条件通过实验，探究和理解感应电流的产生条件3 3能够运用感应电流的产生条件判断是否有感能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生应电流产生第二页，共27页。一、划时代的发现阅读教材第阅读教材第2323页第页第1 1节节“划时代的发现划
2、时代的发现”的内容的内容,知道奥斯特发知道奥斯特发现了电流的磁效应现了电流的磁效应,了解法拉第研究电磁感应现象的艰苦过程了解法拉第研究电磁感应现象的艰苦过程,知道法拉第总结的引起电磁感应现象的五类原因。知道法拉第总结的引起电磁感应现象的五类原因。1.1.丹麦物理学家奥斯特发现了什么现象标志着电流磁效应的发现丹麦物理学家奥斯特发现了什么现象标志着电流磁效应的发现?答案答案:发现载流导线能使小磁针发生偏转发现载流导线能使小磁针发生偏转,我们把这种作用称我们把这种作用称为电流的磁效应。为电流的磁效应。第三页，共27页。一、划时代的发现2.2.电流的磁效应的发现有什么意义电流的磁效应的发现有什么意义?
3、答案答案:电流磁效应的发现证实了电和磁存在着必然的联系电流磁效应的发现证实了电和磁存在着必然的联系,突破突破了人类对电与磁认识的局限性了人类对电与磁认识的局限性,掀起了一场研究电与磁关系的掀起了一场研究电与磁关系的革命。革命。3.3.法拉第开始的实验为什么没有观察到法拉第开始的实验为什么没有观察到“磁生电磁生电”现象现象?答案答案:他在这些实验中使用的都是恒定电流产生的磁场他在这些实验中使用的都是恒定电流产生的磁场,这样这样的磁场是不会在某个电路中产生感应电流的。的磁场是不会在某个电路中产生感应电流的。第四页，共27页。一、划时代的发现4.4.法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上法拉第把两个线圈绕
4、在同一个铁环上,一个线圈接到电源上一个线圈接到电源上,另一个线圈接入另一个线圈接入“电流表电流表”,在给一个线圈通电或断电的瞬在给一个线圈通电或断电的瞬间间,观察电流表观察电流表,会看到什么现象会看到什么现象?说明了什么说明了什么?他领悟到他领悟到“磁生磁生电电”是在什么过程中才会产生的是在什么过程中才会产生的?答案答案:电流表的指针发生摆动电流表的指针发生摆动,说明另一个线圈中产生了电流。说明另一个线圈中产生了电流。法拉第领悟到法拉第领悟到“磁生电磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。现的效应。第五页，共27页。一、划时代的发现5.5.法拉第总结出
5、引起电磁感应现象的哪五类原因法拉第总结出引起电磁感应现象的哪五类原因?答案答案:1:1、变化的电流、变化的电流2 2、变化的磁场、变化的磁场3 3、运动的恒定电流、运动的恒定电流4 4、运动的磁铁、运动的磁铁5 5、在磁场中运动的导体。、在磁场中运动的导体。第六页，共27页。二、探究感应电流的产生条件阅读教材第阅读教材第5757页第页第2 2节节“探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件”的内容的内容,理解导体棒在磁场中运动、磁铁在线圈中运动、原线圈通理解导体棒在磁场中运动、磁铁在线圈中运动、原线圈通电电流三种情况下能产生感应电流电电流三种情况下能产生感应电流,初步理解产生感应电流初步理解
6、产生感应电流的条件。的条件。第七页，共27页。二、探究感应电流的产生条件1.1.如图所示的甲、乙、丙三个实验装置如图所示的甲、乙、丙三个实验装置中中,如何操作电路中会产生感应电流如何操作电路中会产生感应电流?答案答案:甲甲:当导体棒做切割磁感线的运动时当导体棒做切割磁感线的运动时,电路中会产生感应电流。电路中会产生感应电流。乙乙:当将磁铁从线圈中抽出或插入时当将磁铁从线圈中抽出或插入时,电路中会产生感应电流。电路中会产生感应电流。丙丙:当开关闭合且移动滑动变阻器的滑当开关闭合且移动滑动变阻器的滑片时片时(或当开关断开、闭合时或当开关断开、闭合时),),电路中会电路中会产生感应电流。产生感应电流
7、。第八页，共27页。二、探究感应电流的产生条件2.2.产生感应电流的条件是什么产生感应电流的条件是什么?答案答案:只要穿过闭合导体回路的磁通量只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化发生变化,闭合导体回路中就会产生感应闭合导体回路中就会产生感应电流。电流。第九页，共27页。课堂练习1.1.思考辨析。思考辨析。(1)(1)只要闭合电路内有磁通量只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生。闭合电路中就有感应电流产生。()解析解析:产生感应电流的条件产生感应电流的条件:一是闭合电路一是闭合电路,二是磁通量变化。有二是磁通量变化。有磁通量而不变化磁通量而不变化,是不会产生感应电流的。是不会产生感应
8、电流的。答案答案:(2)(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流螺线管内部就一定有感应电流产生。产生。()解析解析:磁通量发生变化磁通量发生变化,而螺线管回路不闭合而螺线管回路不闭合,不会产生感应电流。不会产生感应电流。答案答案:第十页，共27页。课堂练习(3)(3)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。()解析解析:只有闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动时只有闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动时,闭闭合回路中才会产生感应电流。合回路中才会产生感应电流。答案答案:(4)(4)线框不闭
9、合时线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也线框中也没有感应电流产生。没有感应电流产生。()解析解析:产生感应电流的两个条件都满足才会有感应电流产生。产生感应电流的两个条件都满足才会有感应电流产生。答案答案:第十一页，共27页。课堂练习2.2.探究讨论。探究讨论。(1)(1)奥斯特发现电流的磁效应对法拉第发现电磁感应现象有什么意奥斯特发现电流的磁效应对法拉第发现电磁感应现象有什么意义义?答案答案:正因为奥斯特发现了电流的磁效应正因为奥斯特发现了电流的磁效应,提示了电现象与磁现象提示了电现象与磁现象之间存在某种联系之间存在某种联系,突破了人类对电与磁认识的
10、局限性突破了人类对电与磁认识的局限性,使法拉第坚使法拉第坚信有了磁场就一定会产生电流。信有了磁场就一定会产生电流。(2)(2)电流的磁效应与电磁感应有什么区别电流的磁效应与电磁感应有什么区别?答案答案:电流的磁效应是指电流周围产生磁场电流的磁效应是指电流周围产生磁场,即即“电生磁电生磁”。电磁感。电磁感应现象是利用磁场产生感应电流应现象是利用磁场产生感应电流,即即“磁生电磁生电”。“电生磁电生磁”和和“磁磁生电生电”是两种因果关系相反的现象是两种因果关系相反的现象,要正确区分这两种现象。要正确区分这两种现象。第十二页，共27页。对磁通量概念的理解如图甲如图甲,竖直向下的匀强磁场中竖直向下的匀强
11、磁场中,水平放置一正方形线框水平放置一正方形线框;如图乙如图乙,竖竖直向下的匀强磁场中直向下的匀强磁场中,平行磁感应强度的方向放置正方形线框。若平行磁感应强度的方向放置正方形线框。若线框的面积是线框的面积是S,S,磁感应强度为磁感应强度为B,B,试求两种情况下试求两种情况下,穿过线框的磁通穿过线框的磁通量分别是多少量分别是多少?要点提示:题图甲中,磁感线与线框所在平面垂直,穿过线框的磁通量1=BS;题图乙中,磁感线与线框所在平面平行,穿过线框的磁通量2=0。第十三页，共27页。对磁通量概念的理解1.1.磁通量的计算磁通量的计算(1)B(1)B与与S S垂直时垂直时:=BS,B:=BS,B为匀强
12、磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度,S,S为线圈的有效为线圈的有效面积。如图面积。如图a a所示。所示。(2)B(2)B与与S S不垂直时不垂直时:=BS=BS,S:=BS=BS,S为线圈在垂直磁场方向上的投为线圈在垂直磁场方向上的投影面积。影面积。BB为为B B在垂直于在垂直于S S方向上的分量。如图方向上的分量。如图b b、c c所示。所示。(3)(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时某线圈所围面积内有不同方向的磁场时,规定某个方向的磁通量规定某个方向的磁通量为正为正,反方向的磁通量为负反方向的磁通量为负,求其代数和求其代数和,如图如图d d所示。所示。第十四页，共27页。对磁通量概
13、念的理解2.2.磁通量是标量磁通量是标量,但有正、负但有正、负,其正、负分别表示与规定的穿入方向其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反。相同、相反。3.3.磁通量的变化大致可分为以下几种情况磁通量的变化大致可分为以下几种情况:(1)(1)磁感应强度磁感应强度B B不变不变,有效面积有效面积S S发生变化。如图发生变化。如图a a所示。所示。(2)(2)有效面积有效面积S S不变不变,磁感应强度磁感应强度B B发生变化。如图发生变化。如图b b所示。所示。(3)(3)磁感应强度磁感应强度B B和有效面积和有效面积S S都不变都不变,它们之间的夹角发生变化。如它们之间的夹角发生变化。如图图c
14、c所示。所示。第十五页，共27页。对磁通量概念的理解4.4.用磁感线的条数表示磁通量。当回路中有不同方向的磁用磁感线的条数表示磁通量。当回路中有不同方向的磁感线穿过时感线穿过时,磁通量是指穿过某一面磁感线的磁通量是指穿过某一面磁感线的“净净”条数条数,即即不同方向的磁感线的条数差。不同方向的磁感线的条数差。注意：注意：从磁感线穿过面的角度来分从磁感线穿过面的角度来分,一个面积的两个面分为一个面积的两个面分为“正面正面”和和“反面反面”,“,“正面正面”穿入的磁感线穿入的磁感线,磁通量为正磁通量为正值值,“,“反面反面”穿入的磁感线穿入的磁感线,磁通量为负值。磁通量为负值。第十六页，共27页。【
15、例题1】第十七页，共27页。归纳总结磁通量磁通量=BS=BS的计算的几点注意的计算的几点注意(1)S(1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分的有效面积。是指闭合回路中包含磁场的那部分的有效面积。(2)(2)磁通量与线圈的匝数无关磁通量与线圈的匝数无关,也就是磁通量大小不受线圈匝数的影也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响。同理响。同理,磁通量的变化量磁通量的变化量=2-1=2-1也不受线圈匝数的影响。也不受线圈匝数的影响。所以所以,直接用公式求直接用公式求、时时,不必去考虑线圈匝数不必去考虑线圈匝数n n。第十八页，共27页。2通过实验，探究和理解感应电流的产生条件丙:当开关闭合且移动滑动变阻器的滑
16、片时(或当开关断开、闭合时),电路中会产生感应电流。(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化。2=-BScos,则磁通量的变化量为=|2-1|=2BScos。1知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神(1)B与S垂直时:=BS,B为匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的有效面积。C、开关S接通后,改变变阻器滑片的位置时如图所示的甲、乙、丙三个实验装置中,如何操作电路中会产生感应电流?开始时穿过线圈平面的磁通量为答案:电流表的指针发生摆动,说明另一个线圈中产生了电流。磁通量是标量,但有正、负,其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反。
17、要点提示:题图甲中,磁感线与线框所在平面垂直,穿过线框的磁通量1=BS;开始时穿过线圈平面的磁通量为(1)奥斯特发现电流的磁效应对法拉第发现电磁感应现象有什么意义?用磁感线的条数表示磁通量。(1)B与S垂直时:=BS,B为匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的有效面积。A、Ba=Bb=Bc,a=b=c B、BaBbBc,abBBb bBBc c,a ab bBBb bBBc c,a ab bc c D D、B Ba aBBb bBBc c,a a=b b=c c第十九页，共27页。有磁通量而不变化,是不会产生感应电流的。A、C、D选项符合变化的磁场(变化的电流产生变化的磁场)产生感应电流的现象。5、
18、在磁场中运动的导体。磁通量=BS的计算的几点注意法拉第开始的实验为什么没有观察到“磁生电”现象?(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化。(1)B与S垂直时:=BS,B为匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的有效面积。(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化。阅读教材第23页第1节“划时代的发现”的内容,知道奥斯特发现了电流的磁效应,了解法拉第研究电磁感应现象的艰苦过程,知道法拉第总结的引起电磁感应现象的五类原因。(1)磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数表示,也可以用公式=BS计算(式中B为匀强磁场的磁感应强度,S为有磁感线穿过的且与B垂直的有效面积)。5、
19、在磁场中运动的导体。产生感应电流的条件是什么?(2)磁通量尽管是标量,但它有正负,若穿过某一平面的磁场有两个方向,则穿过这一面积的磁通量应为抵消后的合磁通量。C、开关S接通后,改变变阻器滑片的位置时解析:只有闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动时,闭合回路中才会产生感应电流。C、BaBbBc,abc D、BaBbBc,a=b=c(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生。产生感应电流的条件是什么?解析:磁通量发生变化,而螺线管回路不闭合,不会产生感应电流。(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生。【练习】【解析解析】选选C C。靠近螺线管的地方
20、磁场强。靠近螺线管的地方磁场强,由图知由图知,a,a、b b、c c三三点的磁感应强度点的磁感应强度BaBa、BbBb、BcBc的大小关系为的大小关系为BaBbBc;BaBbBc;三个小圆环三个小圆环的面积相同的面积相同,根据磁通量的定义根据磁通量的定义=BS=BS可知可知,abc,abc,所以所以A A、B B、D D错错,C,C正确。正确。第二十页，共27页。【练习】2.2.一磁感应强度为一磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场,方向水平向右方向水平向右,一面积为一面积为S S的的矩形线圈矩形线圈abcdabcd如图所示放置如图所示放置,平面平面abcdabcd与竖直方向成与竖直方向成角角
21、,将将abcdabcd绕绕adad轴转轴转180180角角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A.0 B.2BSA.0 B.2BSC.2BScos D.2BSsinC.2BScos D.2BSsin第二十一页，共27页。【练习】【解析】选【解析】选C C。开始时穿过线圈平面的磁通量为。开始时穿过线圈平面的磁通量为1 1=BScos,=BScos,后来穿过线圈平面的磁通量为后来穿过线圈平面的磁通量为2 2=-BScos,=-BScos,则磁通量的变化量为则磁通量的变化量为=|=|2 2-1 1|=2BScos=2BScos。第二十二页，共27页。【归纳总结】1.
22、1.感应电流产生条件的理解感应电流产生条件的理解:(1)(1)不论什么情况不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件个条件,就必然产生感应电流。就必然产生感应电流。(2)(2)只要产生了感应电流只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的那么电路一定是闭合的,穿过该电路的穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。磁通量也一定发生了变化。2.2.与与的区别的区别:与与意义不同意义不同,大小也没有必然的联系。大小也没有必然的联系。感应电流的产生与感应电流的产生与无关无关,只取决于只取决于的变化的变化,即与即与有关。有关。第二十三页，共27页。【特别提醒】(1
23、)(1)应用感应电流产生的条件时应用感应电流产生的条件时,因为初中没有引入磁因为初中没有引入磁通量的概念通量的概念,所以高中阶段的叙述更严密。所以高中阶段的叙述更严密。(2)(2)磁感线形象地描述磁通量磁感线形象地描述磁通量,可以利用穿过闭合电路可以利用穿过闭合电路的条数是否发生变化来判断某过程中磁通量是否发的条数是否发生变化来判断某过程中磁通量是否发生变化。生变化。第二十四页，共27页。【典例】如图所示如图所示,两个线圈绕在同一个铁环上两个线圈绕在同一个铁环上,线圈线圈A A接直流电源接直流电源,线圈线圈B B接灵敏电流表接灵敏电流表,下列哪种情况不能使线圈下列哪种情况不能使线圈B B中产生
24、感应电中产生感应电()A A、将开关、将开关S S接通或断开的瞬间接通或断开的瞬间 B B、开关、开关S S接通一段时间之后接通一段时间之后C C、开关、开关S S接通后接通后,改变变阻器滑片的位置时改变变阻器滑片的位置时D D、拿走铁环、拿走铁环,再做这个实验再做这个实验,开关开关S S接通或断开的瞬间接通或断开的瞬间第二十五页，共27页。【典例】【正确解答正确解答】选选B B。A A、C C、D D选项符合变化的磁场选项符合变化的磁场(变化的电变化的电流产生变化的磁场流产生变化的磁场)产生感应电流的现象。而开关产生感应电流的现象。而开关S S接通接通一段时间之后一段时间之后,A,A线圈中是
25、恒定电流线圈中是恒定电流,不能在不能在B B线圈中产生变线圈中产生变化的磁场化的磁场,故不能使故不能使B B线圈中磁通量发生变化而产生感应线圈中磁通量发生变化而产生感应电流电流,故选故选B B。第二十六页，共27页。感应电流产生条件的理解和应用(1)(1)磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数表示磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数表示,也可以用也可以用公式公式=BS=BS计算计算(式中式中B B为匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度,S,S为有磁为有磁感线穿过的且与感线穿过的且与B B垂直的有效面积垂直的有效面积)。(2)(2)磁通量尽管是标量磁通量尽管是标量,但它有正负但它有正负,若穿过某一平面的磁场有若穿过某一平面的磁场有两个方向两个方向,则穿过这一面积的磁通量应为抵消后的合磁通量。则穿过这一面积的磁通量应为抵消后的合磁通量。(3)(3)不管是不管是B B变变,还是还是S S变变,或是或是B B、S S间的夹角变间的夹角变,只要磁通量只要磁通量发生变化了发生变化了,无论有没有导体切割磁感线无论有没有导体切割磁感线,闭合回路中一定有闭合回路中一定有感应电流产生感应电流产生;只要磁通量只要磁通量不发生变化不发生变化,即使有导体切割磁即使有导体切割磁感线感线,闭合回路中也不会产生感应电流。闭合回路中也不会产生感应电流。第二十七页，共27页。
