4.2探究感应电流的产生条件教案.doc

精心整理第四章：电磁感应4.2探究感应电流的产生条件1.理解探究感应电流产生条件的实验过程2.掌握感应电流的产生条件1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在着联系.受到这一发现的启发，人们开始考虑这样一个问题：既然电流能够产生磁场，反过来，利用磁场是不是能够产生电流呢？一.探究感应电流的产生条件1.导体棒在磁场中运动是否产生电流如图所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路.实验过程及现象如下：实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有2.磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管.实验现象如下：实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3.模拟法拉第的实验如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面.实验现象如下：实验操作实验现象(有无电流)分析论证开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B中无感应电流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想一想上述三种探究过程中，产生感应电流时，有什么共性？提示：探究1是由于棒的运动，使围起的有效磁场面积变化，引起磁通量的变化；探究2是由于磁铁与螺线管的相对运动，引起磁通量的变化；探究3是改变A线圈的电流，使电流的磁场变化，引起穿过B线圈的磁通量的变化.三者的共性都是引起穿过线圈的磁通量发生变化.二.产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁能量发生变化.三.再现导体切割磁感线1.导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化.2.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没“割断”，就不能说切割.如下图所示，(a)、(b)两图中，导体是真“切割”，而(c)图中，导体没有切割磁感线.(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流.如图所示.对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流.(3)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能保证一定存在感应电流.如图所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但穿过闭合回路的磁通量没有变化，所以在线框中没有感应电流.四.再现磁通量1.对磁通量的理解(1)磁通量是标量，但是有正负.磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的.即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负.(2)若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数.2.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时：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：BS，S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者S不动，将B分解为垂直于S和平行于S的两个分量，则BS，如图所示BSsin.(3)线圈为多匝时，磁通量计算不受影响，因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响.3.引起穿过闭合回路的磁通量变化一般有以下几种情况：(1)由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，即S不变，B变化.如上图所示当线圈靠近条形磁铁的N极时，由于离N极近处的磁感应强度B较强，使得线圈内部空间的磁感应强度变大，而线圈所包围的面积不变，因此线圈的磁通量增大.(2)由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量变化，即B不变，S变化.如右图所示，金属导体框架处在匀强磁场中，当导体棒ab左右滑动时，就会引起闭合回路的面积变化，从而引起穿过闭合回路的磁通量发生变化.(3)线圈平面与磁场方向的夹角发生变化时，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积SSsin发生变化，从而引起穿过线圈的磁通量发生变化，即B、S不变，变化.如右图所示，在匀强磁场中，有闭合矩形线圈abcd，可绕垂直于磁感线的固定轴OO转动.在转动中，由于线圈平面与磁感线方向的夹角不断变化，所以，穿过线圈平面的磁通量也在不断变化.(4)磁场、线圈面积都变化时，也可引起穿过线圈的磁通量变化.五.总结如图所示，一根条形磁铁穿过一个弹性线圈，将线圈面积拉大，放手后穿过线圈的()A.磁通量减少且合磁通量向左B.磁通量增加且合磁通量向左C.磁通量减少且合磁通量向右D.磁通量增加且合磁通量向右答案：B解析：放手后线圈的面积将减小，由条形磁铁磁感线分布特点可知，当弹簧线圈面积减小时，磁场外部的磁通量减少，磁场内部的磁通量未发生变化，合磁通量增加，且合磁通量向左.如图所示，A中线圈有一小缺口，B、D中匀强磁场区域足够大，C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方.其中能产生感应电流的是()解析：图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流.故本题只有选项B正确.答案：B点评：判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化.对于C图中就必须要弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需要将立体图转换为平面图，如转化为俯视图、侧视图等，这是化抽象为具体的好方法，希望大家熟练掌握.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是()答案：A解析：在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，不发生变化，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示.它们是：电流计直流电源带铁芯的线圈A线圈B电键滑动变阻器(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法._；_；_.解析：(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流.答案：(1)如图所示(2)闭合开关断开开关开关闭合时移动滑动变阻器滑片.