2018-2019高中物理 第2章 電磁感應與電磁場 第1節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)學案 粵教版選修1 -1.doc

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第一節(jié)　電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.了解電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷史過程，體會科學家探索自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學方法． 2．通過實驗，知道電磁感應現(xiàn)象及其產生的條件．(重點、難點) 3．了解法拉第及其對電磁學的貢獻，認識發(fā)現(xiàn)磁生電現(xiàn)象對推動電磁學理論和電磁技術發(fā)展的重大意義. [自 主 預 習探 新 知] [知識梳理] 一、法拉第與電磁感應現(xiàn)象 1．實驗觀察 (1)磁鐵與螺線管有相對運動時能產生電流．在條形磁鐵插入或拔出螺線管的瞬間，電流表的指針發(fā)生了偏轉．條形磁鐵在螺線管中保持不動時，電流表的指針不發(fā)生偏轉．如圖211所示． 圖211 (2)改變原線圈中的電流，改變磁場的強弱，在副線圈中也能產生電流．當開關接通瞬間、斷開瞬間、開關接通變阻器滑片移動時，電流表的指針發(fā)生了偏轉；開關接通變阻器滑片不動時，電流表的指針不發(fā)生偏轉．如圖212所示． 圖212 2．法拉第的實驗結論 只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產生．這種由于磁通量的變化而產生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象，所產生的電流叫做感應電流． 二、感應電動勢 1．電動勢：描述電源將其他形式的能量轉換成電能的本領的物理量． 2．感應電動勢：由于電磁感應現(xiàn)象而產生的電動勢． [基礎自測] 1．思考判斷 (1)奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電生磁”的現(xiàn)象之后，激發(fā)人們去探索“磁生電”的方法．(√) (2)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化就會產生感應電流．(√) (3)只要有感應電流產生，穿過閉合回路的磁通量一定發(fā)生了變化．(√) (4)只要閉合電路內有磁通量，閉合電路中就有感應電流．() (5)線框不閉合，即使穿過線框的磁通量變化，線框中也沒有感應電流．(√) (6)如果穿過斷開電路的磁通量發(fā)生變化，電路中沒有感應電流，也沒有感應電動勢．() [提示]　(4)若磁通量不發(fā)生變化，則沒有感應電流． (6)只要磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動勢． 2．關于產生感應電流的條件，下列說法中正確的是(　　) A．只要閉合電路在磁場中運動，閉合電路中就一定有感應電流 B．只要閉合電路中有磁通量，閉合電路中就有感應電流 C．只要導體做切割磁感線運動，就有感應電流產生 D．只要穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流 D　[只有穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，才會產生感應電流，D正確．] 3．如圖213所示，三角形線圈abc放在范圍足夠大的勻強磁場中并做下列運動，能產生感應電流的是(　　) 圖213 A．向上平移 B．向右平移 C．向左平移 D．以ab為軸轉動 D　[以ab為軸轉動時，穿過線圈中的磁通量發(fā)生變化，而將線圈上、下、左、右平移時穿過矩形線圈的磁通量不變，根據(jù)產生感應電流的條件可知選項D正確．] [合 作 探 究攻 重 難] 對磁通量及其變化量的理解 根據(jù)磁通量的定義式Φ＝BS，引起磁通量變化的方法有 1．閉合回路的面積不變，由于磁場變化而引起閉合回路的磁通量的變化． 2．磁場不變，由于閉合回路的面積發(fā)生變化而引起閉合回路的磁通量的變化． 3．磁場、閉合回路面積都發(fā)生變化時，也可引起穿過閉合電路的磁通量的變化． 總之，穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化時磁通量就發(fā)生了變化． 　如圖214所示，一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側A點運動到磁鐵S極的右側B點，A、B兩點關于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將(　　) 【導學號：71082043】 圖214 A．先增大，后減小 B．先減小，后增大 C．先增大、后減小，再增大、再減小 D．先減小、后增大，再減小、再增大 思路點撥：①分析條形磁鐵周圍磁感線的特點． ②由磁通量的意義分析線圈磁通量的變化． A　[穿過線圈的磁通量應以磁鐵內部磁場為主，而內部的磁感線是一定值，在A、B點時，外部磁感線比較密，即與內部相反的磁感線多，相抵后剩下的內部的磁感線就少；中間位置時，外部磁感線比較疏，即與內部相反的磁感線少，相抵后剩下的內部的磁感線就多．所以兩端磁通量小，中間磁通量大，A正確．] (1)磁通量是標量，但有正、負，其正、負分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反. (2)若穿過某線圈有方向相反的磁場，則線圈的磁通量為它們抵消后凈的磁感線的條數(shù). [針對訓練] 1．如圖215所示，在垂直于紙面的范圍足夠大的勻強磁場中，有一個矩形閉合線框abcd，線框平面與磁場垂直．在下列情況中，線框中磁通量發(fā)生變化的是(　　) 圖215 A．線框沿紙面向左勻速運動 B．線框沿紙面向左加速運動 C．線框垂直紙面向外運動 D．線框繞ad邊轉動 D　[線框沿紙面向左勻速、加速運動，只要不出磁場，磁通量不變，線框垂直紙面向外運動，磁通量也不變．線框繞ad邊轉動時，磁通量變化．故A、B、C錯誤，D正確．] 產生感應電流的條件及方法 1．感應電流產生的條件 穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，無論是閉合回路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，還是穿過回路的磁場或回路的面積發(fā)生變化，都會引起穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，在回路中就會有感應電流產生．其條件可以歸納為兩個：一是電路本身必須閉合，二是穿過回路本身的磁通量發(fā)生變化．主要體現(xiàn)在“變化”上，回路中有沒有磁通量穿過不是產生感應電流的條件，如果穿過回路的磁通量很大但無變化，那么無論多么大，都不會產生感應電流． 2．產生感應電流的方法 (1)閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動 如圖216所示，導體AB做切割磁感線運動時，線路中有電流產生，而導體AB順著磁感線運動時，線路中無電流產生． 圖216　　　　　　圖217 (2)磁鐵在線圈中運動 如圖217所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產生，但磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中無電流產生． (3)改變螺線管AB中的電流 如圖218所示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動，當開關S接通或斷開時，電流表中有電流通過；若開關S一直接通，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中也有電流通過． 圖218 　如圖所示，矩形線框在磁場中做各種運動，能夠產生感應電流的是(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　D B　[感應電流產生條件為：①磁通量發(fā)生變化；②閉合回路．A、C、D中穿過矩形線框的磁通量都不變，故不產生感應電流．] 閉合回路磁通量發(fā)生變化，回路中就會產生感應電流 [針對訓練] 2．如圖219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(　　) 【導學號：71082044】 圖219 A．線圈不動，磁鐵插入線圈時 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 D　[產生感應電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，線圈和電流計已經組成閉合回路，只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就產生感應電流，電流計指針就偏轉．在選項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，不產生感應電流．] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數(shù)”．在圖2110所示磁場中，S1、S2、S3為三個面積相同的相互平行的線圈，穿過S1、S2、S3的磁通量分別為Φ1、Φ2、Φ3且都不為0.下列判斷正確的是(　　) 圖2110 A．Φ1最大　　 B．Φ2最大 C．Φ3最大 D．Φ1、Φ2、Φ3相等 A　[磁通量表示穿過一個閉合電路的磁感線條數(shù)的多少，從題圖中可看出穿過S1的磁感線條數(shù)最多，穿過S3的磁感線條數(shù)最少．] 2．在一根水平方向的通電長直導線下方，有一個小線框abcd，放置在跟長導線同一豎直平面內，今使小線框分別做如圖所示的四種不同的運動，其中線框磁通量沒有變化的是(　　) A．左右平移 B．上下平移 C．在紙面前后平移 D．繞ab、cd邊的中心軸轉動 A　[長直導線下方的磁場是不均勻的，離導線越遠磁感應強度越小，因此線框上下平移、在紙面前后平移、繞ab、cd邊的中心軸轉動時，磁通量均發(fā)生變化，但線框左右平移時，磁通量不發(fā)生變化．] 3．如圖2111所示，將一個矩形線圈放入勻強磁場中，若線圈平面平行于磁感線，則下列運動中，在線圈中會產生感應電流的是(　　) 【導學號：71082045】 圖2111 A．矩形線圈做平行于磁感線的平移運動 B．矩形線圈做垂直于磁感線的平移運動 C．矩形線圈繞AB邊轉動 D．矩形線圈繞BC邊轉動 C　[A、B、D三個選項中在發(fā)生運動狀態(tài)的變化時，沒有引起磁通量的變化，故都沒有發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，所以沒有感應電流產生．C選項中，線圈的磁通量發(fā)生了改變，故線圈中產生了感應電流．]