第1節磁生電的探索1整理ppt1．了解電磁感應現象的發現過程，體會人類探究自然規律的科學態度和科學精神．2．通過實驗，探究和理解感應電流的產生條件．3．掌握磁通量的概念及其計算．4．能夠運用感應電流的產生條件判斷感應電流能否產生．2整理ppt奧斯特

法拉第3整理ppt電磁感應

4整理ppt二、科學探究——感應電流產生的條件【探究1】導體棒在磁場中運動是否產生電流如圖1－1－1所示，將可移動導體AB放置在磁場中，并和電流表組成閉合回路．實驗過程及現象如下：5整理ppt實驗結論閉合電路包圍的面積變化時，有電流產生；閉合電路包圍的面積不變時，無電流產生．實驗操作實驗現象(有無電流)導體棒靜止

導體棒平行磁感線運動導體棒切割磁感線運動無無有6整理ppt【探究2】磁鐵在螺線管中運動是否產生電流如圖1－1－2所示，將螺線管與電流表組成閉合回路，把條形磁鐵插入或拔出螺線管．實驗現象如下：7整理ppt實驗結論線圈中的磁場變化時，有感應電流；線圈中的磁場不變時，無感應電流．實驗操作實驗現象(有無電流)N極插入線圈N極停在線圈中N極從線圈中抽出S極插入線圈S極停在線圈中S極從線圈中抽出有有有有無無8整理ppt【探究3】模擬法拉第的實驗如圖1－1－3所示，線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面．實驗現象如下：9整理ppt實驗結論線圈A產生的磁場變化時，線圈B中產生感應電流；線圈A產生的磁場不變時，線圈B中無感應電流．實驗操作實驗現象(線圈B中有無電流)開關閉合瞬間開關斷開瞬間開關閉合時，滑動變阻器不動開關閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有有有無10整理ppt歸納結論產生感應電流的條件：只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有感應電流．溫馨提示能否產生感應電流的條件是閉合電路的磁通量是否發生變化，因此判斷磁通量是否變化是問題的關鍵.11整理ppt一、磁通量及其變化1．磁通量的計算(1)B與S垂直時：Φ＝BS，B指勻強磁場的磁感應強度，S為線圈的面積．如圖1－1－4(a)．(2)B與S不垂直時：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥為線圈在垂直磁場方向上的投影面積．B⊥為B在垂直于S方向上的分量．如圖1－1－4(b)．12整理ppt(3)某線圈所圍面積內有不同方向的磁場時分別計算不同方向的磁場的磁通量，然后規定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，求其代數和，如圖1－1－4(c)．13整理ppt2．磁通量的變化磁通量的變化：大致可分為以下幾種情況：①磁感應強度B不變，閉合電路的面積S發生變化．如圖1－1－5(a)．②閉合電路的面積S不變，磁感應強度B發生變化．如圖1－1－5(b)．③磁感應強度B和閉合電路的面積S都不變，它們之間的夾角發生變化．如圖1－1－5(c)．14整理ppt3．正確理解磁通量的標量性磁通量是標量，但有正負，其正負表示與規定的穿入方向相同或相反，穿過某一面的磁通量等于各局部磁通量的代數和．特別提醒利用磁感線的條數判斷感應電流有無的方法穿過某回路的磁通量的大小與穿過該回路的磁感線的條數(回路中有不同方向的磁感線穿過時指不同方向的磁感線的條數差)是相對應的，所以可根據磁感線的條數是否變化判斷磁通量是否變化．假設磁通量發生變化，那么產生感應電流，假設磁通量無變化，就沒有感應電流產生，對于非勻強磁場的情況，利用這種方法更為直觀和方便．15整理ppt二、對導體棒切割磁感線的理解1．導體切割磁感線，不是在導體中產生感應電流的充要條件，歸根結底還得要看穿過閉合電路的磁通量是否發生變化．2．在利用“切割〞來討論和判斷有無感應電流時，應該注意：(1)導體是否將磁感線“割斷〞，如果沒有“割斷〞就不能說切割．如圖1－1－6所示，甲、乙兩圖中，導線是真“切割〞，而圖丙中，導體的速度方向與磁場方向在同一平面內而沒有切割磁感線．16整理ppt(2)即使導體真“切割〞了磁感線，也不能保證就能產生感應電流．如圖1－1－7所示，對于圖甲，盡管導體“切割〞了磁感線(勻強磁場)，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發生變化，沒有感應電流；對于圖乙，導體框的一局部導體“切割〞了磁感線，穿過線框的磁感線條數越來越少，線框中有感應電流；對于圖丙，閉合導體在非勻強磁場中運動，切割了磁感線，同時穿過線框的磁感線條數減少，線框中有感應電流．17整理ppt(3)即使是閉合電路的局部導體做切割磁感線運動，也不能保證一定存在感應電流，如圖1－1－8所示，線框abcd的一局部在勻強磁場中上下平動，盡管是局部切割，但同樣在線框中沒有感應電流．由以上討論可知，導體切割磁感線不是導體中產生感應電流的充要條件，歸根結底還得要看穿過閉合回路的磁通量是否發生變化．18整理ppt教材資料分析迷你實驗室制作一塊直徑為20cm的圓形鋁片，在中心鉆一個小孔，穿上一個帶有搖柄的金屬軸，把鋁片固定在軸的中間位置，然后再把軸用兩個鐵環固定在木架上，取一塊蹄形磁鐵立在鋁片下部，讓它的兩極在鋁片的兩側(如圖1－11所示)．19整理ppt從電流計的接線柱引出兩根導線，一根連在金屬軸承上，另一根用絕緣膠布粘在一個極上，并使導線的裸線頭輕輕接觸鋁片的邊緣．當快速搖轉鋁片的時候，觀察電流計的偏轉情況；或者換上小燈泡，觀察小燈泡的發光情況．解釋你所觀察到的現象．點撥對于圓形鋁片，可以看成由無數根從圓心到邊沿的導線并聯而成．當鋁片快速轉動時，這些導線在蹄形磁鐵產生的磁場中切割磁感線產生感應電流．當在電路中連接電流表或者小燈泡時，電流表指針會發生偏轉，小燈泡會發光．20整理ppt【典例1】如圖1－1－9所示，線框與通電直導線均位于水平面內，當線框abcd由實線位置在水平面內向右平動逐漸移動到虛線位置，穿過線框的磁通量如何變化？21整理ppt解析直線電流I產生的磁場的磁感線的形狀是以導線上的點為圓心的在豎直平面內的一組組同心圓，在電流I的右邊磁感線的方向垂直水平面向內，在電流I的左邊磁感線的方向垂直水平面向外．磁感線的疏密分布是越靠近導線磁感線越密，離導線越遠磁感線越稀疏．答案線框的水平平動，可分為三個階段．第一階段，從實線位置開始至bc邊到達直導線位置，穿過線框的磁通量逐漸增大．第二階段，從bc邊抵達直導線處開始至ad邊到達直導線為止，由于向外的磁感線逐漸減少，向內的磁感線逐漸增多，所以穿過線框的總磁通量先減少(當ab、dc兩邊中點連線與直導線重合時，磁通量為零)后增大．第三階段，從ad邊離開直導線向右運動開始至線框抵達虛線位置為止，穿過線框的磁通量逐漸減少．22整理ppt借題發揮(1)有相反方向的磁場穿過某一面的磁通量的判斷：首先弄清哪個方向的磁通量大，再看它們各自的變化，進而判斷總磁通量的變化．(2)利用磁感線的凈條數判斷磁通量的增、減變化．判斷磁通量的變化更加直觀．23整理ppt【變式1】如圖1－1－10所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過ab的豎直平面內有一根通電導線ef.ef平行于ab，當ef豎直向上平移時，ef中的電流I產生的磁場穿過圓面積的磁通量將()．

A．逐漸增大 B．逐漸減小C．始終為零 D．不為零，但保持不變24整理ppt解析利用安培定那么判斷直線電流產生的磁場，考慮到磁場具有對稱性，可以知道，穿過線圈的磁感線的條數與穿出線圈的磁感線條數是相等的，應選C.答案C25整理ppt【典例2】如圖1－1－11所示，有一個100匝的線圈，其橫截面是邊長為L＝0.20m的正方形，放在磁感應強度B＝0.50T的勻強磁場中，線圈平面與磁場垂直．假設將這個線圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變)，那么在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少？26整理ppt27整理ppt答案5.5×10－3Wb借題發揮磁通量Φ＝BS的計算有幾點要注意：(1)S是指閉合回路中包含磁場的那局部的有效面積；(2)磁通量與線圈的匝數無關，也就是磁通量大小不受線圈匝數的影響．同理，磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數的影響．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ時，不必去考慮線圈匝數n.28整理ppt【變式2】邊長L＝10cm的正方形線框，固定在勻強磁場中，磁場方向與線框平面間的夾角θ＝30°，如圖1－1－12所示，磁感應強度隨時間變化的規律為B＝(2＋3t)T，那么第3s內穿過線框的磁通量的變化量ΔΦ為多少？29整理ppt解析閉合電路的面積S不變，B變化，只要求出第3s始末的磁通量之差，即可求出ΔΦ.第3s內就是從2s末到3s末，由于2s末的磁感應強度為B1＝(2＋3×2)T＝8T,3s末的磁感應強度為B2＝(2＋3×3)T＝11T.根據公式ΔΦ＝ΔBSsinθ＝(11－8)×0.12×sin30°Wb＝1.5×10－2Wb.答案1.5×10－2Wb30整理ppt【典例3】(湛江高二檢測)如圖1－1－13所示，在正方形線圈的內部有一條形磁鐵，線圈與磁鐵在同一平面內，兩者有共同的中心軸線OO′，關于線圈中產生感應電流的以下說法中，正確的選項是()．A．當磁鐵向紙面外平移時，線圈中產生感應電流B．當磁鐵向上平移時，線圈中產生感應電流C．當磁鐵向下平移時，線圈中產生感應電流D．當磁鐵N極向紙外，S極向紙里繞OO′軸轉動時，線圈中產生感應電流31整理ppt解析由條形磁鐵周圍磁感線的分布特點可知，當磁鐵平動時，穿過正方形線圈的磁通量始終為零不發生變化，故線圈中不產生感應電流，故A、B、C錯；當磁鐵轉動時，穿過正方形線圈的磁通量發生變化，線圈中產生感應電流．D對．答案D借題發揮此題應充分利用磁感線的條數與磁通量的關系，根據穿過線圈的磁感線的凈條數，判斷磁通量是否變化，進而判斷是否產生感應電流，在涉及磁鐵磁場時，應把握幾點：(1)要明確條形磁鐵產生磁場的磁感線分布特點．(2)穿過線圈的磁通量也包括磁鐵內部的磁感線．32整理ppt【變式3】(臺州高二檢測)如圖1－1－14所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框，在以下四種情況下，線框中會產生感應電流的是()．A．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動B．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動C．線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動D．線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動33整理ppt解析四種情況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，線圈按A、B、D三種情況移動后，線框仍與磁感線平行，磁通量保持為零不變，線框中不產生感應電流．C中線圈轉動后，穿過線框的磁通量不斷發生變化，所以產生感應電流，C項正確．答案C34整理ppt磁通量的變化定性分析1．如圖1－1－15所示，是用導線做成的圓形回路與一直導線構成的幾種位置組合，以下組合中，切斷直導線中的電流時，穿過閉合回路中磁通量變化的是(圖①②③中直導線都與圓形線圈在同一平面內，O點為線圈的圓心，圖④中直導線與圓形線圈平面垂直，并與其中心軸重合)()．A．①② B．②③ C．③④ D．②④35整理ppt解析通電直導線周圍空間的磁場是非勻強磁場，磁感線是在垂直于導線的平面內以導線為中心的同心圓，離導線越遠，磁感應強度越弱，所以①中磁通量、④中磁通量一直為零，②中既有向里的磁通量，也有向外的磁通量，但直導線中有電流時，總磁通量不為零，切斷直導線中電流時，磁通量變為零．③中線圈有向外的磁通量，切斷直導線中電流時，磁通量變為零．故B正確．答案B36整理ppt2.如圖1－1－16所示，a、b、c三個閉合線圈放在同一平面內，當線圈a中有電流I通過時，穿過它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc，那么()．A．Φa＜Φb＜Φc B．Φa＞Φb＞ΦcC．Φa＜Φc＜Φb D．Φa＞Φc＞Φb37整理ppt解析磁通量可以形象地理解為穿過回路的磁感線的條數；假設該回路面積內有磁感線穿進和穿出兩種情況，可把磁通量理解為穿過回路的凈磁感線的條數．當a中有電流通過時，穿過a、b、c三個閉合線圈垂直紙面向里的磁感線條數一樣多，向外的磁感線的條數c最多，其次是b，a中沒有向外的磁感線，因此穿過閉合線圈的凈磁感線條數a最多，b次之，c最少，即Φa＞Φb＞Φc.選項B正確．答案B38整理ppt磁通量及變化的定量計算3.面積為S的矩形線框abcd處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框面成θ角如圖1－1－17所示，當線框以ab為軸順時針轉90°時，穿過abcd面的磁通量的變化量ΔΦ＝________.39整理ppt解析開始時與線框面成θ角，磁通量為Φ1＝BSsinθ；線框面按題意方向轉動時，磁通量減少，當轉90°時，磁通量變為“負〞值，那么Φ2＝—BScosθ.可見，磁通量的變化量為ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|—BScosθ－BSsinθ|＝BS(cosθ＋sinθ)．答案BS(cosθ＋sinθ)40整理ppt4.如圖1－1－18所示，有一個垂直紙面向里的勻強磁場B＝0.8T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm.現于紙面內先后放上圓形線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1cm,10匝；D線圈半徑為2cm,1匝；C線圈半徑為0.5cm，1匝；問：(1)在磁感應強度B減少為0.4T的過程中，A和D中的磁通量改變了多少？(2)當磁場轉過30°角的過程中，C中的磁通量改變了多少？41整理ppt解析(1)對A線圈，Φ1＝B1πr2，Φ2＝B2πr2.故磁通量改變量：|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.對D線圈，|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb.(2)對C線圈，Φ1＝Bπr2，磁場轉過30°，線圈面積在垂直磁場方向上的投影為πr2cos30°，那么Φ2＝Bπr2cos30°.故磁通量改變量：|Φ2－Φ1|＝Bπ2r(1－cos30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb＝8.4×10－6Wb.答案(1)1.256×10－4Wb1.256×10－4Wb(2)8.4×10－6Wb42整理ppt產生感應電流的條件5．在圖1－1－19所示的直角坐標系中，矩形導線框的兩個對稱軸在y軸和z軸上，所在的勻強磁場與y軸平行，當線框分別繞x、y、z軸旋轉時，哪種情況線框中有感應電流？43整理p