辽宁省大连市高中物理-第4章-电磁感应-4.2-探究感应电流的产生条件讲义-新人教版选修.ppt

导 入 新 课,电从何而来？,答案就在节！,交流发电机模型,发电机转子,：,三峡电站,亚洲最大的风力发电站,：,新疆风力发电站,三峡工程,1820,年,奥斯特,发现了电流的磁效应，,法拉第,由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于,1831,年,8,月,29,日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。,本节课我们就来探究感应电流的产生条件,重走法拉第之路,（,experiment&exploring,）,第二节 探究感应电流的产生条件,1.,知识与技能,知道产生感应电流的条件。,会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。,教 学 目 标,2.,过程与方法,通过实验探究过程，培养和强化学生科学探究的基本思想和理性分析方法。,通过探究性实验之间逻辑关系的分析，使学生感悟“由现象到本质”的实验设计思想。,3.,情感态度与价值观,经历科学探究的过程，培养学生的科学态度和科学精神。,通过科学进步和科技成果对生产生活方式的改变，激发学生热爱科学、热爱祖国的优秀品质！,教学重、难点,教学重点,通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。,教学难点,感应电流的产生条件。,1.,实验观察,2.,分析论证,3.,归纳结论,本 节 导 航,1.,实验观察,知识回顾：,磁通量,B,垂直于,S=BS,B,平行于,S=0,B,与,S,成一定夹角,=BScos0,公式仅适用于,匀强磁场,-,磁通量是标量,法拉弟设想：把绕在磁铁上的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路，结果发现指针不偏转，不能产生电流，换用强的磁铁或换用更灵敏电流表，也没有电流。,怎样才能产生电流呢？,我们通过几个实验来说明这个问题吧。,三类典型实验情境,磁场和导体都不动，磁场变化。,导体不动，磁场动。,磁场动，导体不动。,归纳与概括,实验一：,磁场不动，导体运动,闭合电路的部分导体切割磁感线,在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图,4.2-1,所示。,导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表,1,中。如图所示。,导体棒的运动,表针的摆动方向,导体棒的运动,表针的摆动方向,向右平动,向左,向后平动,不摆动,向左平动,向右,向上平动,不摆动,向前平动,不摆动,向下平动,不摆动,结论：,只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。,表,1,现象分析：,导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义,BS,（师生讨论）对闭合回路而言，所处磁场,B,未变，仅因为导体棒的运动使回路在磁场中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电流。,概括与总结：,当闭合电路的部分,导体切割磁感线时,，导体中就有感应电流产生,还有哪些情况可以产生感应电流呢？,实验二：,导体不动，磁场运动,向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出,把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中，如图,4.2-2,所示。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表,2,中。,图,4.2-2,研究对象：,由线圈,电流表构成的闭合回路。,磁场提供：,条形磁铁。,观察实验，记录现象,磁铁的运动,表针的摆动方向,磁铁的运动,表针的摆动方向,N,极插入线圈,向右,S,极插入线圈,向左,N,极停在线圈中,不摆动,S,极停在线圈中,不摆动,N,极从线圈中抽出,向左,S,极从线圈中抽出,向右,结论：,只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。,表,2,现象分析：,如图，（师生讨论）对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场,B,因磁铁的远离和靠近而变化，而,S,未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处,B,S,不变，故无感应电流。,，,概括与总结：,当线圈中的,磁场发生变化,时，线圈中就有感应电流产生。,实验三：,磁场和导体都不动，磁场变化。,模仿法拉第的实验,如图,4.2-3,所示。线圈,A,通过变阻器和开关连接到电源上，线圈,B,的两端与电流表连接，把线圈,A,装在线圈,B,的里面。观察以下几种操作中线圈,B,中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表,3,中。,移动变阻器滑片（或通断开关）观察电流表指针是否偏转？,研究对象：,线圈,B,和电流表构成的闭合回路,磁场提供：,通电线圈,A,表,3,操作,现象,开关闭合瞬间,有电流产生,开关断开瞬间,有电流产生,开关闭合时，滑动变阻器不动,无电流产生,开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片,有电流产生,结论：,只有当线圈,A,中电流变化时，线圈,B,中才有电流产生。,现象分析：,对线圈,B,，滑片移动或开关通断，引起,A,中电流变，则磁场变，穿过,B,的磁通变，故,B,中产生感应电流。当,A,中电流稳定时，磁场不变，磁通不变则,B,中无感应电流。,结论与实验二相同：,当线圈中的,磁场发生变化,时，线圈中就有感应电流产生。,归纳,（,1,）闭合电路中一段直导线在磁场中做割磁感线运动时，,电路中有电流,。,（,2,）条形磁铁和线圈有沿轴线的相对运动时，,线圈中有电流,。,（,3,）原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。,（,4,）原副线圈没有相对运动，但通过原线圈的电流有变化。,总结,不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做,电磁感应,，产生的电流叫做,感应电流,。,2.,分析论证,“,磁生电”,是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。试以上面三个演示实验为例，对以上结论进行分析论证。,演示实验,1,：,部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。,演示实验,2,：,磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图,4.2-4,）,磁场变强,磁场变弱,由于磁铁的插入与抽出，线圈中磁场的强弱在变化。,演示实验,3,：,通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈,A,中电流变化，导致线圈,B,内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈,A,中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图,4.2-5,）,磁通量变大,磁通量变小,由于线圈,A,中电流的变化，磁场也在变化,3.,归纳结论,大家回想一下什么是磁通量？说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。,一个面积为,S,的平面垂直一个磁感应强度为,B,的匀强磁场放置，则,B,与,S,的乘积叫做穿过这个面的,磁通量,。,物理意义：,磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就越大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。,思考以上几个产生感应电流的实例，能否从,本质,上概括出产生感应电流的条件,？,实例,1,中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；,实例,2,中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；,实例,3,中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈,A,中电流的变化，最终导致线圈,B,中磁通量变化，从而产生感应电流。,总结,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,（或,感应电动势,）。,产生感应电流的必要条件：,（,1,）闭合电路,（,2,）磁通量发生变化,课堂讨论,摇绳能发电吗？,长约十米的导线与一电流表形成闭合回路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗,?,简述你的理由,课外不妨试一试,动画：楞次定律,课 堂 小 结,1.,当闭合电路的部分,导体切割磁感线,时，导体中就有感应电流产生。,2.,当线圈中的,磁场发生变化,时，线圈中就有 感应电流产生。,3.,原副线圈有沿轴线的,相对运动,时，线圈中有电流。,4.,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,（或,感应电动势）,。,课 堂 练 习,1.,关于感应电流，下面说法正确的是（）,A,只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流。,B,只要闭合电路中有部分导线做切割磁感线运动，导体中就一定有感应电流。,C,若闭合电路的一部分导体不做切割磁干线运动，闭合电路中一定没有感应电流。,D,当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流。,D,2.,产生感应电流的必要条件,:,_,_,3.,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有,_,4.,当线圈中,_,的时候，线圈中就有感应电流产生。,感应电流,闭合电路,磁通量发生变化,磁场发生变化,课后习题答案,1.,解答：,（,1,）不产生感应电流,（,2,）不产生感应电流 （,3,）产生感应电流,2.,解答,:,由于弹簧线圈收缩时,面积减小,磁通量减小,所以产生感应电流。,3.,解答,:,在线圈进入磁场的过程中,线圈中产生感应电流,;,在线圈离开磁场的过程中,线圈中产生感应电流,;,当整个线圈都在磁场中时,不产生感应电流。,4.,解答：当线圈远离导线移动时，由于线圈所在位置的磁感应强度不断减小，所以穿过线圈的磁通量不断减小，线圈中产生感应电流,.,当导线中的电流逐渐增大或减小时，线圈所在位置的磁感应强度也逐渐增大或减小，穿过线圈的磁通量也随之增大或减小，所以线圈中产生感应电流,5.,解答：如果使铜环沿匀强磁场的方向运动，由于穿过铜环的磁通量不发生变化，所以，铜环中没有感应电流产生；如果使铜环在不均匀磁场中移动，由于穿过铜环的磁通量发生变化，所以，铜环中有感应电流产生。,6.,解答：乙、丙、丁三种情况下，可以在线圈,B,中观察到感应电流。,7.,解答：,B=,BOl/l+vt,