第一节划时代的发现第二节探究电磁感应的产生条件.docx

第四章 电磁感应
第一节 划时代的发现 第二节 探究电磁感应的产生条件
老河口一中物理组 严华
[学习目标]
1.了解电磁感应现象的发现过程
2.了解奥斯特、法拉第等科学家的科学思维方法
3.理解磁通量的概念，会用公式计算穿过某一面积的磁通量和该公式中每一个物理量的物理意义
4.知道磁通量的变化等于末磁通量与初磁通量的差，即
重点：.理解产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
难点：.知道穿过某一面积的磁通量大小也可以用穿过这一面积的磁感线多少来表示，且与磁感线怎样穿过（垂直该面或倾斜该面穿过）无关，如果有一条磁感线穿过某一面积但又穿过来一条，则穿过这一面积的磁通量为零。

使用说明＆学法指导
1. 根据教材助读所设置的问题通读教材，理解并熟记本节基本知识，并完成预习自测
2. 独立完成，限时15分钟。
Ⅰ．知识准备
穿过闭合电路的磁通量发生变化，有两个要点，一是闭合电路，二是磁通量变化；与穿过闭合电路的磁通量有无，多少无关，只要磁通量变化，闭合电路中就有感应电流，不变就没有。如图1所示，闭合线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴转动，当线圈平面与磁场垂直时，穿过线圈平面的磁通量最大，但此时磁通量不变，线圈中无感应电流（可用示波器观察）。
Ⅱ．教材助读
1、定义： 的现象称为电磁感应现象。在电磁感应现象中所产生的电流称为 。
2、到了18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系，经过艰苦细致地分析、试验， 发现了电生磁，即电流的磁效应； 发现了磁生电，即电磁感应现象。
3、 在电磁感应现象中产生的电动势称为 ，产生感应电动势的那段导体相当于 ；
4、产生感应电流的条件是： 。

5、判断感应电流的方向利用 或 ，但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，后者可应用于一切情况。
Ⅲ．预习自测
学习建议 自测题体现一定的基础性，又有一定的思维含量，只有“细心才对，思考才会”。
1、1831年8月29日，法拉第终于取得突破性进展。这次他用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A和B，如图4所示，他在日记中写道：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B边的线圈的两个端点连接，让铜线通过一个距离，恰好经过一根磁针的上方（距铁环3英尺远）然后把电池连接在A边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，它振荡起来，最后又停在原先的位置上，一旦断开A边与电池的连接，磁针再次被扰动。”

在法拉第的这个实验中，（1）电路的连接是：A线圈与 ，B线圈 。法拉第观察到的现象是： （2）线圈与电源接通时，小磁针 ，说明另一个线圈中产生了 。并且最后小磁针又 。

我的疑惑 请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。

探究案
Ⅰ．学始于疑——我思考，我收获
1.怎样判断磁通量的变化？
2.怎样才能产生感应电流？它产生的条件是什么？
学习建议 请同学们用3分钟时间认真思考这类问题，并结合预习中自己的疑惑开始下面的探究学习。
Ⅱ.质疑探究——质疑解疑、合作探究
探究点一 磁通量的变化
问题：
如图所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B。试求：
①框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？
②若框架绕OO’转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？
③若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
O
O’
B
S
④若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？

针对训练
1. 如图所示，磁感应强度为B的有界匀强磁场垂直穿过边长为a的正三角形线圈（磁场的边界也为正三角形，面积与线圈的面积相等）。试求在将线圈绕其重心逆时针转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为多少？

2. 边长为10cm、匝数为10的正方形线圈，垂直于磁感应强度B的方向置于0.2T的匀强磁场中。试求：
（1）图示位置时，穿过线圈的磁通量为多少？
（2）若将线圈以一边为轴转过60°，则穿过线圈的磁通量为多少？
（3）若将线圈以一边为轴转过180°，则穿过线圈的磁通量为多少？

归纳总结

探究点二 探究感应电流产生的条件
实验探究：、
探究实验1：部分导体切割磁感线

探究实验2：条形磁铁与线圈相对运动

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

S极插入线圈

N极停在线圈中

S极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极从线圈中抽出

结论：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。
探究实验3：模仿法拉第的实验

操作
现象
开关闭合瞬间

开关断开瞬间

开关闭合时，滑动变阻器不动

开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片

结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
磁通量变化的几种情况：
1.闭合回路所包围的面积S变化，磁感应强度B不变化
2.闭合回路所包围的面积S不变，磁感应强度B变化
3.磁感应强度B方向与面积S夹角的变化等。
产生感应电流的条件：
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。
归纳总结

针对训练
1. .关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）
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．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线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感线运动，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
2 .在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（ ）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程 ( )
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
4. 如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（ ）

A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动
C．通电时，使变阻器的滑片P做加速移动
D．将电键突然断开的瞬间

5.如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形线框以速度v匀速地通过磁场区域，若d >l，则在线框中产生感应电流的时间为多少？若d 我的知识网络图——归纳总结、串联整合
探究 （1）磁通量： ________
感应 ________
电流
产生
的条 （2）感应电流产生的条件: ________
件

Ⅳ．当堂检测——有效训练、反馈矫正
1.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。下列说法
B
①当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小
②当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大
③当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大
④当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变
其中正确的是（ ）
A.只有②④正确 B.只有①③正确
C.只有②③正确 D.只有①④正确
2.一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，翼展为b；该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；驾驶员左侧机翼的端点用A表示，右侧机翼的端点用B表示，用E表示飞机产生的感应电动势，则（ ）
A.E=B1vb，且A点电势低于B点电势
B.E=B1vb，且A点电势高于B点电势
C.E=B2vb，且A点电势低于B点电势
D.E=B2vb，且A点电势高于B点电势
N
S
3.如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（ ）
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
.
我的收获（反思静悟、体验成功）

训练案
一、基础巩固题——把简单的事做好就叫不简单！
1. 如图所示，条形磁铁穿过一闭合弹性导体环，且导体环位于条形磁铁的中垂面上，如果把导体环压扁成椭圆形，那么这一过程中：( )
A.穿过导体环的磁通量减少，有感应电流产生
B.穿过导体环的磁通量增加，有感应电流产生
C.穿过导体环的磁通量变为零，无感应电流
D.穿过导体环的磁通量不变，无感应电流

2. 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：

3. 如图所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内，且处于两直导线的中央，则线框中有感应电流的是;
(E) 两电流同向且不断增大 （B）两电流同向且不断减小
(C)两电流反向且不断增大 (D)两电流反向且不断减小

二、综合应用题——挑战高手，我能行！
4.如图4.1-3所示，线圈两端接在电流表上组成闭合回路，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，磁铁拔出线圈
C.磁铁插在线圈内不动 D.磁铁和线圈一块平动

5.一个处在匀强磁场中的闭合线圈中有一定的磁通量穿过，能使该回路产生感应电流的是：( )
A.改变磁场的磁感应强度
B.改变回路平面与磁场方向的夹角
C.改变闭合线圈所围成的面积
D.线圈在磁场中平移

6、 如图所示，直导线中通以电流I，矩形线圈与电流共面，下列情况能产生感应电流的是：
A 电流I增大 B 线圈向右平动
C 线圈向下平动 D 线圈绕ab边转动

三、拓展探究题——战胜自我，成就自我！
7. 如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生：( )
A.把线圈变成圆形（周长不变）
B.使线圈在磁场中加速平移
C.使磁场增强或减弱
D.使线圈以过ad的直线为轴旋转

8. 闭合矩形线圈跟磁感线方向平行，如图所示，下列那种情况线圈中有感应电流：
A 线圈绕ab轴转动
B 线圈垂直纸面向外平动
C 线圈沿ab轴向下移动
D 线圈绕cd轴转动
9、如图所示，开始时矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要使线圈中产生感应电流，下列方法可行的是：
A 以ab为轴转动
B 以为轴转动
C 以ad为轴转动 （小于60）
D 以bc为轴转动（小于）
10、如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合弹簧线圈，若把线圈四周向外拉，使线圈包围的面积变大，这时：
A 线圈中有感应电流 B 线圈中无感应电流
C 穿过线圈的磁通量增大 D 穿过线圈的磁通量减小

参考答案
探究一针对训练：1 BS；BS/2；0；2BS
2、 3、2×10—3；1×10—3；4×10—3
当堂检测 1.D
2．D 3.B
训练案 1.B 2.A 3.CD 4.AB 5.ABC 6.ABD 7.ACD
8.A 9.ABD 10.AD