划时代的发现 探究感应电流的产生条件 目 标 导 航 思 维 脉 图 1.会选用实验仪器探究感应电流的产生条件。 (科学思维)2.能运用感应电流产生的条件判断是否有感应电流产生。 (物理观念)3.体会磁生电的思想,体会探究自然规律的科学态度和科学精神。 (科学态度与责任) 必备知识·自主学习 一、划时代的发现 ———磁生电”说明了什么 满足哪些条件才能“磁生电” 提示:“磁生电”说明了磁和电相互联系;“磁生电”的条件是穿过闭合线圈的磁通量发生变化。 1.奥斯特梦圆“电生磁”: 1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。 2.法拉第心系“磁生电”: 1831年,英国物理学家法拉第发现了“磁生电”的现象,这种现象叫作电磁感应,产生的电流叫作感应电流。 二、探究感应电流产生的条件 1.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示): 实验操作 实验现象(有无电流) 导体棒静止 无 导体棒平行磁感线运动 无 导体棒切割磁感线运动 有 总结:闭合导体回路包围的面积改变时,产生感应电流;闭合导体回路包围的面积不变时,不产生感应电流。 2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示): 实验操作 实验现象(有无电流) N(或S)极插入线圈 有 N(或S)极停在线圈中 无 N(或S)极从线圈中抽出 有 总结:线圈中的磁场变化时产生感应电流;线圈中的磁场不变时不产生感应电流。 3.模拟法拉第实验(如图所示): 实验操作 实验现象(线圈B中有无电流) 开关闭合瞬间 有 开关断开瞬间 有 开关保持闭合,滑动变阻器滑片不动 无 开关保持闭合,迅速移动滑动变阻器的滑片 有 (1)只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生。 (×) (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。 (×) (3)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。 (×) (4)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生。 (√) 关键能力·合作学习 知识点一 磁通量 1.磁通量的理解: 磁通量可以形象地理解为穿过某一面积磁感线条数的多少,当穿过某一面积的磁感线条数发生改变时,则穿过该面积的磁通量发生变化。 2.磁通量的计算: (1)B与S垂直时(匀强磁场中),Φ=BS。B指匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的面积。 (2)B与S不垂直时(匀强磁场中),Φ=BS⊥。S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积,S⊥=Ssinθ,称之为有效面积,如图甲所示。或者Φ=B⊥S。B⊥为磁感应强度B垂直线圈平面方向上的分量,B⊥=Bsinθ,如图乙所示。两种计算方法均可得出Φ=BSsinθ。 3.磁通量变化的三种情况: (1)磁感应强度B不变,闭合电路的面积S发生变化。如图a。 (2)闭合电路的面积S不变,磁感应强度B发生变化。如图b。 (3)磁感应强度B和闭合电路的面积S都不变,它们之间的夹角α发生变化。如图c。 4.磁通量变化量的求法: 可先规定磁通量的正方向,磁通量变化量为末状态磁通量减去初状态磁通量。 如图甲,竖直向下的匀强磁场中,水平放置一正方形线框;如图乙,竖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。若线框的面积是S,磁感应强度为B,试求两种情况下,穿过线框的磁通量分别是多少 提示:甲图中穿过线框的磁通量Φ1=BS;乙图中穿过线框的磁通量为Φ2=0。 【典例1】有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20 m的正方形,放在磁感应强度为B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变),在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少 【解题探究】 (1)磁通量的大小由什么决定 提示:磁场的磁感应强度B和线圈在垂直于磁场方向的面积S。 (2)磁通量的正负如何确定 提示:从磁感线穿过面的角度来分,一个面积的两个面分为“正面”和“反面”,“正面”穿入的磁感线,磁通量为正值,“反面”穿入的磁感线, ... ...
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