高中物理 3.1电磁感应现象课件 新人教版选修1-1

高中物理 3.1电磁感应现象课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、第三章 电磁感应 一、电磁感应现象 情景导入 课程目标 据史料记载 , 1 8 2 5 年瑞士年轻的科学家科拉顿设计了一个利用条形磁铁在螺线管中移动获取电流的实验。 为了排除磁铁移动对 “ 电流表 ” 指针的影响 , 他把 “ 电流表 ” 放到隔壁房间中去 , 用长导线把 “ 电流表 ” 和螺线管连接起来。 实验开始了 , 科拉顿把磁铁插到线圈中以后 , 就跑到隔壁房间中去 , 但他十分痛心地看到 “ 电流表 ” 的指针静止在原位。 就这样 , 他在两个房间之间跑来跑去 , 可是始终没有观察到电磁感应现象。 想一下 , 他的遗憾出自哪里呢 ? 提示 : 在磁铁插入螺线管的瞬间 , 穿过螺线管的磁通量发 2、生变化 , 这时电流表中有电流显示 , 可等他跑到隔壁房间看时 , 穿过螺线管的磁通量不再发生变化 , 所以电流表的指针又停在原位。 可见 , 科拉顿是在跑来跑去中错失了发现电磁感应现象的良机。 1 . 收集有关物理学史资料 ,了解电磁感应现象的发现过程 , 体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神。 2 . 知道磁通量 ,会比较 “ 穿过不同闭合电路磁通量 ” 的大小。 3 . 通过实验 , 了解感应电流的产生条件。 一 二 三 一、划时代的发现 1 . 1 8 2 0 年丹麦物理学家 奥斯特 发现了电流的磁效应 , 即 “ 电能生磁 ”。 2 . 1 8 3 1 年英国科学家 法 3、拉第 发现了电磁感应现象 , 即 “ 磁可以生电 ”。 思考 电流的磁效应与电磁感应现象有什么区别 ? 提示 :尽管这两种现象都说明了电现象与磁现象之间有密切的联系 ,但它们是因果关系相反的两类现象 ,电流的磁效应是 “ 电生磁 ” ,而电磁感应现象是 “ 磁生电 ”。 一 二 三 二、电磁感应现象 1 . 概念 : 闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时 , 导体中就产生电流。 物理学中把这种由 磁 产生 电 的现象叫电磁感应 , 由电磁感应产生的电流叫 感应 电流。 2 . 意义 ( 1 ) 使人们对电现象与磁现象之间密切联系的认识更加完善 , 宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。 4、 ( 2 ) 电磁感应现象的发现为完整的电磁学理论奠定了基础 , 奏响了 电气化 时代的序曲。 一 二 三 三、电磁感应的产生条件 1 . 磁通量的意义 穿过一个闭合电路的磁通量可以形象地理解为 “ 穿过一个闭合电路 磁感线 的多少 ” , 它的大小与回路的面积和磁场的磁感应强度的大小和方向都有关。 2 . 感应电流的产生条件 只要穿过闭合电路的 磁通量 发生变化 , 闭合电路中就有感应电流产生。 一 二 三 思考 有同学认为 , 只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动 , 电路中就一定会产生感应电流 , 这种说法对吗 ? 试举例说明。 提示 :不对 ,产生感应电流有两个必要条件 :一是闭合电路 5、 ,二是回路中磁通量发生变化 ,二者缺一不可。 如图所示 ( 磁场无限大 ), 闭合电路虽然做切割磁感线运动 ,但回路中磁通量始终未变 ,故无感应电流产生。 探究 一 探究 二 探究一 对磁通量的理解 问题导引 是不是磁场越强 , 线圈的面积越大 , 穿过这个线圈的磁感线条数就越多 ,磁通量也就越大 ? 提示 :不能这样说 ,磁通量的大小不仅仅与磁场的强弱和线圈的面积有关 ,还与线圈放在磁 场中的角度有关。 例如 ,当线圈平面与磁场方向平行时 ,没有磁感线穿过它 ,此时 ,穿过该线圈的磁通量就为零。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 磁通量的物理意义 我们可以用 “ 穿过闭合电路磁感线条数的多 6、少 ” 来形象地理解 “ 穿过这个闭合电路的磁通量 ” , 即 : 穿过某一回路的磁感线条数越多 , 穿过这个回路的磁通量就越大 , 反之 , 就越小。 例如 , 同一个平面 , 当跟磁场方向垂直时 , 穿过它的磁感线条数最多 , 磁通量最大 ; 当跟磁场方向平行时 , 没有磁感线穿过它 , 即穿过它的磁通量为零 ;如果穿过两个面的磁感线条数相等 , 则穿过它们的磁通量相等。 2 . 磁通量的单位 在国际单位制中 , 磁通量的单位是韦伯 , 符号是 探究 一 探究 二 3 . 磁通量的正负 磁通量是标量 , 但有正负之分 , 磁通量的正负既不表示大小 , 也不表示方向 , 仅是为了计算方便而引 7、入的 , 它的正负是这样规定的 : 任何一个面都有正、反两面 , 若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正值 , 则从反面穿入时磁通量为负值。 探究 一 探究 二 4 . 磁通量变化的几种常见情况 ( 1 ) 闭合回路面积 S 的变化引起磁通量的变化 如图所示是导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过回路的磁通量。 探究 一 探究 二 ( 2 ) 磁感应强度的变化引起磁通量的变化 如图甲是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量 ; 图乙通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱 , 进而改变穿过回路的磁通量。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 线圈平面与磁场方向夹角的变化引起磁通量的变化 使穿过线圈的 8、磁感线的条数发生变化 , 进而改变穿过回路的磁通量。 例如在匀强磁场中闭合矩形线圈沿垂直于磁感线的固定轴 转过 90 角的过程中 , 磁通量由 0 变到最大。 探究 一 探究 二 温馨提示 既然磁通量描述的是穿过某一面积的磁感线条数 ,所以磁通量与线圈的匝数无关。 同样 ,磁通量的变化也与线圈的匝数无关。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 通电导线正下方放一线圈 a b 如图所示 , 则穿过线圈 a b 为多少 ? 解析 :通电直导线产生的磁场是以导线为中心的同心圆 ,直导线恰好在线圈的中线正上方 ,所以穿过线圈的直导线产生的磁场的磁感线两边对称、有进有出 ,相当于没有磁感线穿过 ,磁通量始终为 9、零。 答案 : 零 题后反思 若磁感线沿相反方向穿过同一平面 ,且正向磁感线条数为 1,反向磁感线条数为 2,则穿过该平面的磁通量 = 1- 2。 探究 一 探究 二 探究二 对感应电流产生条件的理解 问题导引 如图所示 , 矩形区域 A B C D 内有匀强磁场 ,闭合线圈由位置 1 通过这个磁场运动到位置2。 线圈在运动过程的哪几个阶段没有感应电流 , 哪几个阶段有感应电流 ? 为什么 ? 提示 :线圈在没有进入磁场时、线圈全部在磁场中、线圈全部离开磁场这三个阶段 ,由于整个线圈不在磁场中或全部处在磁场中 ,穿过线圈的磁通量不变 ( 一直为零 ), 所以没有感应电流产生 ;线圈在右边刚进入 10、磁场到左边也进入磁场和右边刚出磁场到左边也离开磁场的这两个阶段 ,由于穿过线圈的磁通量发生变化 ,所以有感应电流产生。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 产生感应电流的常见情况 ( 1 ) 导线 割磁感线时 , 闭合回路产生电流 ( 如图甲 )。 ( 2 ) 磁铁插入或拔出线圈时 , 回路中产生电流 ( 如图乙 )。 ( 3 ) 如图丙 , 当开关 S 闭合或断开时 , 回路 B 中产生电流 ; 滑动变阻器向上或向下滑时 , 回路 B 中产生电流。 探究 一 探究 二 2 . 感应电流的产生条件 感应电流的产生条件 , 归根结底 , 是穿过闭合电路的磁通量发生变化 , 而不是穿过闭合电 11、路磁通量的有无或大小。 即使闭合电路中有很强的磁场 ,其磁通量尽管很大 , 但不发生变化时 , 仍无感应电流产生。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 如图所示 , 竖直放置的长直导线通有恒定电流 , 有一矩形线框与导线在同一平面内 , 在下列情况中 , 线圈能产生感应电流的是 ( ) A. 导线中电流变大 B. 线框向右平动 C. 线框向下平动 D. 线框以 为轴转动 E. 线框以直导线为轴转动 探究 一 探究 二 解析 :本题考查的内容是感应电流的产生条件。 对 A 选项 ,因 I 增大而引起导线周围的磁场增强 ,使穿过线框的磁通量增大 ,故 A 正确。 对 B 选项 ,因离开直导线越远 , 12、磁感线分布越疏 ( 如图甲所示 ), 因此线框向右平动时 ,穿过线框的磁通量变小 ,故 B 正确。 对 C 选项 ,由图甲可知 ,线框向下平动时穿过线框的磁通量不变 ,故 C 错误。 对 D 选项 ,可用一些特殊位置来分析。 当线框在图甲所示位置时 ,穿过线框的磁通量最大 ;当线框转过 9 0 时 ,穿过线框的磁通量为零 ,因此可以判定线框以 为轴转动时磁通量一定变化 ,故 D 正确。 对 E 选项 ,先画出俯视图如图乙所示 ,由图可看出 ,线框绕直导线转动时 ,在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变 ,因此无感应电流 ,故 E 错误。 探究 一 探究 二 答案 : 题后反思 分析是否产生感应 13、电流 ,关键就是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化 ,而分析磁通量是否有变化 ,就要搞清楚磁感线的分布 ,亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化。 1 2 3 4 5 1 . 物理学领域里的每次重大发现 , 都有力地推动了人类文明的进程。 最早利用磁场获得电流 , 使人类得以进入电气化时代的科学家是 ( ) A. 库仑 B. 奥斯特 C. 安培 D. 法拉第 解析 :法拉第发现了电磁感应现象 ,开启了人类进入电气化时代的大门 ;库仑得出了两点电荷之间的作用力关系 ;奥斯特发现电流可以产生磁场 ;安培发现了电流产生的磁场方向的判断法则 安培定则。 答案 : D 1 2 3 4 5 2 . 如图 14、所示 , 一水平放置的矩形闭合线圈 a b 细长磁铁 N 极附近下落 ,保持 在纸外 , 在纸内 , 由图中的位置 经过位置 到位置 , 且位置 和 都很靠近位置 , 在这个过程中 , 线圈中的磁通量 ( ) A. 是增加的 B. 是减少的 C. 先增加 , 后减少 D. 先减少 , 后增加 解析 :要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况 ,就必须知道条形磁铁在磁极附近磁感线的分布情况 ,条形磁铁在 N 极附近的分布情况如图所示 ,由图可知线圈中磁通量是先减少 ,后增加。 答案 : D 1 2 3 4 5 3 . 如图所示 , 通电直导线右边有一个矩形线框 , 线框平面与直导线共面 , 若使线 15、框逐渐向右远离 ( 平动 ) 通电导线 , 则穿过线框的磁通量将 ( ) A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 不能确定 解析 :通电直导线产生的磁场的特点是 :离导线越远 ,磁场越弱。 当线圈向右运动时 ,由于磁场减弱 ,穿过线圈的磁通量将减少 ,所以只有 B 项正确。 答案 : B 1 2 3 4 5 4 . 如图所示 , 线圈两端接在电流表上组成闭合电路。 在下列情况中 , 电流表指针不发生偏转的是 ( ) A. 线圈不动 , 磁铁插入线圈 B. 线圈不动 , 磁铁从线圈中拔出 C. 磁铁不动 , 线圈上、下移动 D. 磁铁插在线圈内不动 解析 :产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。 线圈和电流表已经组成闭合回路 ,只要。