2019高中物理 第三章 電磁感應現(xiàn)象 3.1 電磁感應現(xiàn)象課件 新人教版選修1 -1.ppt

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第三章電磁感應 一 電磁感應現(xiàn)象 讀一讀 辨一辨 一 劃時代的發(fā)現(xiàn)閱讀教材第46頁 劃時代的發(fā)現(xiàn) 部分 了解電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)過程 體會物理學家探究歷程 1 哪位物理學家發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應 答案 丹麥物理學家奧斯特在1820年發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應 2 法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象 從而揭示了電與磁的進一步的關系 開辟了人類歷史的新紀元 答案 電磁感應現(xiàn)象 讀一讀 辨一辨 二 電磁感應現(xiàn)象閱讀教材第46頁 電磁感應現(xiàn)象 部分 知道什么是電磁感應現(xiàn)象 了解電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對電磁學的發(fā)展所起的作用 1 什么是電磁感應現(xiàn)象 什么是感應電流 答案 閉合電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動時 導體中就產(chǎn)生感應電流 物理學中把這類現(xiàn)象叫作電磁感應 由電磁感應產(chǎn)生的電流叫作感應電流 2 電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)有什么意義 答案 電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為完整的電磁學理論奠定了基礎 奏響了電氣化時代的序曲 讀一讀 辨一辨 三 電磁感應的產(chǎn)生條件閱讀教材第47頁 電磁感應的產(chǎn)生條件 部分 了解電磁感應的產(chǎn)生條件的探究過程 熟記感應電流的產(chǎn)生條件 1 如何理解磁通量 答案 穿過一個閉合電路的磁通量可以形象地理解為 穿過一個閉合電路磁感線的多少 2 感應電流產(chǎn)生的條件是什么 答案 閉合電路 磁通量發(fā)生變化 讀一讀 辨一辨 1 思考辨析 1 不論用什么方法 只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化 閉合回路中就有電流產(chǎn)生 解析 感應電流的產(chǎn)生條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 不論采用何種方法 只要滿足上述條件 就可以產(chǎn)生感應電流 答案 2 穿過閉合電路的磁通量只與磁場的強弱有關 解析 磁通量可以描述為 穿過閉合回路的磁感線的條數(shù)的多少 所以磁通量還與閉合回路的面積有關 答案 讀一讀 辨一辨 3 只要穿過閉合回路的磁通量變大 閉合回路中才有感應電流產(chǎn)生 解析 磁通量的變化可以是變大 也可以是變小 答案 讀一讀 辨一辨 2 探究討論 1 法拉第經(jīng)過近十年的科學探索 終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象 他關于 磁生電 的感悟是什么 答案 他感悟到 磁生電 是一種在變化 運動過程中才能出現(xiàn)的現(xiàn)象 2 閉合電路的一部分導體在磁場中運動時一定產(chǎn)生感應電流嗎 答案 不一定 要看閉合電路的磁通量是否變化 如果閉合電路的磁通量不發(fā)生變化 就不會產(chǎn)生感應電流 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究一對磁通量的理解如圖所示 面積相同的線圈放在磁場中的不同位置 其中S1 S3與磁場垂直 S2與磁場方向有一個夾角 S4與磁場平行 思考后回答 1 穿過哪個面的磁通量最大 哪個面的磁通量最小 2 如果增大S4的面積 穿過其面積的磁通量是否增大 3 是不是磁場越強 線圈的面積越大 穿過這個線圈的磁通量也就越大 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 要點提示 1 S1最大 S4最小 2 S4的磁通量不變 3 不能這樣說 磁通量的大小不僅僅與磁場的強弱和線圈的面積有關 還與線圈放在磁場中的角度有關 例如 當線圈平面與磁場方向平行時 沒有磁感線穿過它 此時 穿過該線圈的磁通量就為零 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 1 磁通量的物理意義我們可以用 穿過閉合電路磁感線條數(shù)的多少 來形象地理解 穿過這個閉合電路的磁通量 即穿過某一回路的磁感線條數(shù)越多 穿過這個回路的磁通量就越大 反之 就越小 例如 同一個平面 當跟磁場方向垂直時 穿過它的磁感線條數(shù)最多 磁通量最大 當跟磁場方向平行時 沒有磁感線穿過它 即穿過它的磁通量為零 如果穿過兩個面的磁感線條數(shù)相等 則穿過它們的磁通量相等 2 磁通量的單位在國際單位制中 磁通量的單位是韋伯 符號是Wb 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 3 磁通量的正負磁通量是標量 但有正負之分 磁通量的正負既不表示大小 也不表示方向 僅是為了計算方便而引入的 它的正負是這樣規(guī)定的 任何一個面都有正 反兩面 若規(guī)定磁感線從正面穿入時磁通量為正值 則從反面穿入時磁通量為負值 4 磁通量變化的幾種常見情況 1 閉合回路面積S的變化引起磁通量的變化如圖所示 導體做切割磁感線運動使面積發(fā)生變化而改變了穿過回路的磁通量 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 2 磁感應強度的變化引起磁通量的變化如圖甲所示 通過磁極的運動改變穿過回路的磁通量 圖乙通過改變原線圈中的電流從而改變磁場的強弱 進而改變穿過回路的磁通量 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 3 線圈平面與磁場方向夾角的變化引起磁通量的變化使穿過線圈的磁感線的條數(shù)發(fā)生變化 進而改變穿過回路的磁通量 例如在勻強磁場中閉合矩形線圈沿垂直于磁感線的固定軸OO 轉過90 角的過程中 磁通量由0變到最大 溫馨提示既然磁通量描述的是穿過某一面積的磁感線條數(shù) 所以磁通量與線圈的匝數(shù)無關 同樣 磁通量的變化也與線圈的匝數(shù)無關 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 例題1 如圖所示 通電直導線右邊有一個矩形線框 線框平面與直導線共面 若使線框逐漸向右遠離 平動 通電導線 則穿過線框的磁通量將 A 逐漸增大B 逐漸減小C 保持不變D 不能確定解析 通電直導線產(chǎn)生的磁場的特點是離導線越遠 磁場越弱 當線圈向右運動時 由于磁場減弱 穿過線圈的磁通量將減小 所以只有B項正確 答案 B 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 歸納總結解決本題要掌握兩點知識 1 通電直導線周圍的磁場分布 通電直導線產(chǎn)生磁場的磁感線是一個一個的同心圓 且遠離直導線時磁場逐漸減弱 2 磁通量變化的影響因素 穿過一個閉合電路 或一個面 的磁通量與該線圈的面積 磁感應強度及該面與磁場方向的夾角有關 題中夾角和線圈的面積沒有發(fā)生變化 而穿過線圈的磁場逐漸減弱 所以穿過線圈的磁通量逐漸減小 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 變式訓練1導學號66824045 多選 如圖所示 環(huán)形金屬軟彈簧所處平面與某一勻強磁場垂直 將彈簧沿半徑方向向外拉成圓形 則以下措施不能使該金屬彈簧中磁通量變化的是 A 保持該圓的周長不變 將彈簧由圓形拉成方形B 保持該圓的周長不變 將彈簧由圓形拉成三角形C 保持該圓的面積不變 將彈簧由圓形拉成方形D 保持該圓的面積不變 將彈簧由圓形拉成三角形 問題導引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 本題考查的內容為對磁通量變化的理解 磁場不變 金屬彈簧平面與磁場方向的夾角也不變 若面積大小變化 穿過金屬彈簧的磁通量就變化 反之 磁通量就不會變化 周長不變 圓形變成方形或三角形時 面積肯定發(fā)生變化 故磁通量會變化 答案 CD 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 探究二對感應電流產(chǎn)生條件的理解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應后 許多物理學家提出了一個對應的問題 磁場也能產(chǎn)生電流嗎 瑞士物理學家丹尼爾 科拉頓對這個問題進行了探究 他將一個螺線管與電流計相連 為了避免強磁性磁鐵的影響 他把電流計用長導線連著 放在另外一個房間 科拉頓沒有助手 當他把磁鐵投入螺線管中后 立即跑到另一個房間去觀察 十分可惜 他未能觀察到電流計指針的偏轉 后來有位科學家感嘆道 可憐的科拉頓 在跑來跑去中丟失了良機 你認為科拉頓的實驗是否成功產(chǎn)生了感應電流 為什么他錯失良機 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 要點提示科拉頓的實驗成功地產(chǎn)生了感應電流 但因為感應電流只有在磁通量變化過程中才能產(chǎn)生 所以科拉頓跑動過程中電流已經(jīng)消失 當然錯失看到電流計指針偏轉的良機 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 1 回路中有無感應電流的判斷判斷回路中是否有感應電流的依據(jù) 1 回路是否閉合 2 回路中的磁通量是否變化 這兩個條件缺一不可 2 引起穿過閉合回路的磁通量變化的情況 1 磁場本身發(fā)生變化 即S不變 B變化 如磁場隨時間或空間的變化而改變 2 回路自身發(fā)生變化 即B不變 S變化 或B不變 S不變 變化 3 磁場變化的同時 回路本身也發(fā)生變化 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 例題2 導學號66824046 多選 下列各項中 閉合矩形線圈中能產(chǎn)生感應電流的是 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 解析 選項A中因為線圈平面平行于磁感線 穿過線圈的磁通量始終為零 所以無感應電流產(chǎn)生 選項B中 豎直向上運動過程中 線圈平面始終與磁感線平行 磁通量始終為零 故無感應電流產(chǎn)生 選項C中 線圈平面與磁感線平行 與選項B相同 故無感應電流產(chǎn)生 選項D中盡管線圈在轉動 但B與S都不變 B又垂直于S 所以 BS始終不變 線圈中無感應電流 選項E中 圖示狀態(tài) 0 當轉過90 時 BS 所以轉動過程中穿過線圈的磁通量在不斷地變化 因此轉動過程中線圈中產(chǎn)生感應電流 選項F中 螺線管內通入交變電流 因此產(chǎn)生的磁場強弱 方向也在變化 穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 所以產(chǎn)生感應電流 故選項E F正確 答案 EF 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 歸納總結判斷是否產(chǎn)生感應電流的依據(jù)就是看產(chǎn)生感應電流的條件 穿過閉合電路的磁通量是否變化 本題中引起磁通量變化的原因有 1 磁感應強度B發(fā)生變化 2 磁感應強度B和面積S的夾角 發(fā)生變化 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 變式訓練2 多選 如圖所示 線框abcd從有界的勻強磁場區(qū)域穿過 下列說法正確的是 A 進入勻強磁場區(qū)域的過程中 abcd中有感應電流B 在勻強磁場中加速運動時 abcd中有感應電流C 在勻強磁場中加速運動時 abcd中沒有感應電流D 離開勻強磁場區(qū)域的過程中 abcd中沒有感應電流 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 解析 從回路中磁通量有無 變化 來判斷是否產(chǎn)生感應電流 是觸及本質的方法 也更能抓住要點得出正確結論 若從切割磁感線的角度考慮問題 必須全面比較閉合電路中各部分切割的情況 在有界的勻強磁場中 常常需要考慮閉合回路進場 出場和在場中運動的情況 無論abcd在勻強磁場中做勻速還是加速運動 穿過abcd的磁通量都沒有發(fā)生變化 答案 AC 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 變式訓練3 多選 如圖所示裝置 在下列各種情況中 能使懸掛在螺線管附近的銅質閉合線圈A中產(chǎn)生感應電流的是 A 開關S接通的瞬間B 開關S接通后 電路中電流穩(wěn)定時C 開關S接通后 滑動變阻器滑片滑動的瞬間D 開關S斷開的瞬間 探究一 探究二 問題導引 名師精講 典例剖析 解析 開關S接通的瞬間 穿過銅質閉合線圈的磁通量從沒有到有 發(fā)生了變化 產(chǎn)生感應電流 A正確 開關S接通后 電路中電流穩(wěn)定時 穿過銅質閉合線圈的磁通量不變 不產(chǎn)生感應電流 B錯誤 開關S接通后 滑動變阻器滑片滑動的瞬間 電流發(fā)生變化 產(chǎn)生變化的磁場 使穿過銅質閉合線圈的磁通量發(fā)生變化 產(chǎn)生感應電流 C正確 開關S斷開的瞬間 穿過銅質閉合線圈的磁通量從有到?jīng)]有 發(fā)生了變化 產(chǎn)生感應電流 D正確 答案 ACD 12345 1 物理學史 物理學領域里的每次重大發(fā)現(xiàn) 都有力地推動了人類文明的進程 最早利用磁場獲得電流 使人類得以進入電氣化時代的科學家是 A 庫侖B 奧斯特C 安培D 法拉第解析 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象 開啟了人類進入電氣化時代的大門 庫侖得出了兩點電荷之間的作用力關系 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以產(chǎn)生磁場 安培發(fā)現(xiàn)了電流產(chǎn)生的磁場方向的判斷法則 安培定則 答案 D 12345 2 感應電流的產(chǎn)生條件 關于電磁感應現(xiàn)象的說法中 正確的是 A 只要穿過閉合電路中的磁通量不為零 閉合電路中就一定有感應電流產(chǎn)生B 穿過閉合電路中的磁通量減少 則電路中感應電流就減小C 穿過閉合電路中的磁通量越大 電磁感應現(xiàn)象越明顯D 穿過閉合電路中的磁通量變化越快 電磁感應現(xiàn)象越明顯解析 只有閉合電路的磁通量發(fā)生變化時 才有感應電流 所以選項A錯 感應電流的大小只與磁通量的變化快慢有關 與磁通量的大小 磁通量的變化量沒有必然的關系 所以選項B C錯 答案 D 12345 3 對磁通量的理解 關于磁通量的概念 下面的說法正確的是 A 磁場中某處的磁感應強度越大 面積越大 則穿過線圈的磁通量一定就越大B 放在磁場中某處的一個平面 穿過它的磁通量為零 該處磁感應強度一定為零C 磁通量的變化不一定是由于磁場的變化而產(chǎn)生的D 磁場中某處的磁感應強度不變 放在該處線圈的面積也不變 則磁通量一定不變 12345 解析 磁通量的大小不僅與磁感應強度及面積的大小有關 還與所研究電路所在平面和磁感應強度的方向的關系有關 故A B項錯 磁通量的變化可能是因為磁場的變化引起 也可能因為面積的變化引起 或者兩者均變或所研究電路所在平面與磁場方向關系變化而引起 所以C項正確 而D項中有可能線圈放置方向改變 也會引起磁通量改變 所以不正確 答案 C 12345 4 電磁感應現(xiàn)象的理解 如圖所示 線圈兩端接在電流表上組成閉合電路 在下列情況中 電流表指針不發(fā)生偏轉的是 A 線圈不動 磁鐵插入線圈B 線圈不動 磁鐵從線圈中拔出C 磁鐵不動 線圈上 下移動D 磁鐵插在線圈內不動解析 產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化 線圈和電流表已經(jīng)組成閉合回路 只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 線圈中就會產(chǎn)生感應電流 電流表指針就會發(fā)生偏轉 在A B C三種情況下 線圈和磁鐵發(fā)生相對運動 穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 產(chǎn)生感應電流 而當磁鐵插在線圈中不動時 線圈中雖然有磁通量 但磁通量不變化 不產(chǎn)生感應電流 答案 D 12345 5 感應電流的產(chǎn)生條件的應用 如圖所示 一有限范圍的勻強磁場 寬度為d 一邊長為l的正方形導線框以速度v勻速地通過磁場區(qū)域 若d l 求線圈中不產(chǎn)生感應電流的時間