2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第13章电磁感应与电磁波初步13.3电磁感应现象及应用(7)课件

电磁感应现象及应用\n1.丹麦物理学家发现载流导体能使小磁针转动,这种作用称为_______,揭示了现象与现象之间存在密切联系.2.英国物理学家发现了电磁感应现象,即“磁生电”现象,他把这种现象命名为.产生的电流叫做.一、划时代的发现奥斯特电流的磁效应电磁法拉第电磁感应感应电流\n只要穿过导体回路的磁通量,闭合导体回路中就有感应电流.二、感应电流的产生条件闭合发生变化\n1.判断下列说法的正误.(1)若把导线东西放置,当接通电源时,导线下面的小磁针一定会发生转动.()(2)奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象.()(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.()(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.()×√××\n2.如图1所示,条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中,电流表G的指针______(填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动,电流表G的指针________(填“不偏转”或“偏转”).图1偏转不偏转\n一、磁通量及其变化如图所示,闭合导线框架的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B.(1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时,穿过闭合导线框架平面的磁通量.答案BS0\n(2)由图示位置绕OO′转过60°时,穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？\n1.对磁通量的理解(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少,与线圈匝数无关.(2)磁通量是标量,但有正、负,其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.2.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时,Φ＝BS.(2)B与S不垂直时,Φ＝BS⊥(S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积)或Φ＝B⊥S(B⊥为B垂直于线圈平面的分量).如图2所示,Φ＝BSsinθ.图2\n3.磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变,有效面积S发生变化.如图3(a)所示.(2)有效面积S不变,磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.图3\n例1如图4所示,有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为r.现于纸面内先后放上圆形线圈A、B、C,圆心均处于O处,线圈A的半径为r,10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为,1匝.(1)在磁感应强度B减为的过程中,线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？答案A、B线圈的磁通量均减少了解析A、B线圈中的磁通量始终一样,故它们的变化量也一样.图4\n(2)在磁场转过90°角的过程中,线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？当磁场转过90°时,Φ2＝0,当转过180°时,磁感线从另一侧穿过线圈,若取Φ1为正,则Φ3为负,\n例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量,如图5所示,通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由位置1平移到位置2,第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2,设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则图5A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定√\n解析设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1,平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2,导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强,故Φ1>Φ2.将闭合线框从位置1平移到位置2,穿过闭合线框的磁感线方向不变,所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2,穿过闭合线框的磁感线反向,所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向,则后来从另一面穿过的方向为负方向),故正确选项为C.\n二、感应电流产生的条件1.实验：探究感应电流产生的条件(1)如图6所示,导体AB做切割磁感线运动时,线路中____电流产生,而导体AB顺着磁感线运动时,线路中____电流产生.(均填“有”或“无”)图6有无\n(2)如图7所示,当条形磁铁插入或拔出线圈时,线圈中____电流产生,但条形磁铁在线圈中静止不动时,线圈中____电流产生.(均填“有”或“无”)图7有无\n(3)如图8所示,将小螺线管A插入大螺线管B中不动,当开关S闭合或断开时,电流表中____电流通过；若开关S一直闭合,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中____电流通过；而开关一直闭合,滑动变阻器的滑动触头不动时,电流表中____电流通过.(填“有”或“无”)图8有有无\n(4)归纳总结：实验一中：导体棒切割磁感线运动,回路面积发生变化,从而引起了磁通量的变化,产生了感应电流.实验二中：磁铁插入或拔出线圈时,线圈中的磁场发生变化,从而引起了磁通量的变化,产生了感应电流.实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动触头移动时,A线圈中电流变化,从而引起穿过B的磁通量变化,产生了感应电流.三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化.\n2.感应电流产生条件的理解不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流；反之,只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.\n例3(多选)下图中能产生感应电流的是解析A选项中,电路没有闭合,无感应电流；B选项中,面积增大,通过闭合电路的磁通量增大,有感应电流；C选项中,穿过圆环的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,无感应电流；D选项中,穿过闭合电路的磁通量减小,有感应电流.√√\n[学科素养]本题通过分析四种情况是否有感应电流的产生,加深了学生对磁通量概念、磁通量的变化的理解,进一步掌握感应电流产生的两个条件：(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化；二者缺一不可.通过这样的训练锻炼了学生的归纳思维能力,较好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.\n针对训练(多选)如图9所示装置,在下列各种情况中,能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是图9A.开关S闭合的瞬间B.开关S闭合后,电路中电流稳定时C.开关S闭合后,滑动变阻器滑片滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间√√√\n1.(电磁感应现象的认识)下列现象中,属于电磁感应现象的是A.通电线圈在磁场中转动B.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流C.磁铁吸引小磁针D.小磁针在通电导线附近发生偏转解析线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应,B正确.A中通电线圈在磁场中转动是因为受安培力作用,A错误.D是电流的磁效应,D错误.C中磁铁吸引小磁针是磁场的作用,C错误.√1234\n2.(对磁通量的理解)如图10所示,a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环,条形磁铁穿过圆环中心且与两环平面垂直,则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为A.Φa>ΦbB.Φa<ΦbC.Φa＝ΦbD.不能比较√图101234\n解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内、外磁感线的条数相同；②磁铁内、外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个同心放置的同平面的金属圆环与条形磁铁垂直且条形磁铁在圆环内时,通过圆环的磁感线的俯视图如图所示,穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出,由于两圆环面积Sa<Sb,两圆环的Φ进相同,而Φ出a<Φ出b,所以穿过两圆环的磁通量Φa>Φb,故A正确.1234\n3.(产生感应电流的判断)(多选)如图所示,正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中：A向右平动,B向下平动,C绕轴转动(ad边向外),D向上平动(D线圈有个缺口).则线圈中能产生感应电流的是√√1234\n解析在通电长直导线的磁场中,四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的,离导线越远,磁场就越弱.A向右平动,穿过线圈的磁通量没有变化,故A线圈中没有产生感应电流；B向下平动,穿过线圈的磁通量减少,必产生感应电流；C绕轴转动,穿过线圈的磁通量不断变化,必产生感应电流；D向上平动,穿过线圈的磁通量增加,但由于线圈不闭合,因此无感应电流.1234\n4.(产生感应电流的条件)(2018·上海鲁迅中学高二上学期期末)图11为“研究感应电流产生的条件”的实验电路图.(1)请在图中连线,把实验装置连接完整.解析将电源、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,再将灵敏电流计与线圈B串联成另一个回路,电路图如图所示.答案见解析图图111234\n(2)开始实验时,滑动变阻器滑片P应该放置在____(填“a”或“b”)端.解析由图示电路图可知,滑动变阻器采用限流式接法,为保护电路应该使接入电路的电阻最大,在闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于a端.1234a\n(3)闭合开关后,请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法：①__________；②_________________；③______________________.解析开关S闭合后还有多种方法能使线圈B中产生感应电流,如：移动滑动变阻器的滑片、线圈A在线圈B中插入或拔出、断开开关等.断开开关插入或拔出线圈A移动滑动变阻器的滑片1234