【创新设计】2015-2016学年高中物理4.1-4.2划时代的发现探究感应电流的产生条件学案新人教版选修3-2题库.doc

第1讲　划时代的发现 第2讲　探究感应电流的产生条件 [目标定位]　1.知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程.2.通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件.3.能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感应产生的条件解决实际问题． 一、奥斯特梦圆“电生磁” 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针发生偏转，这种作用称为电流的磁效应． 二、法拉第心系“磁生电” 　1831年英国科学家法拉第发现了磁生电的基本原理．变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体，它们都能引起电流的产生，我们把这些现象称为电磁感应，产生的电流叫做感应电流． 三、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1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(1)操作及现象如下： 图1 实验操作 实验现象(有无电流) 导体棒静止 无 导体棒平行磁感线上、下运动 无 导体棒垂直磁感线左、右运动 有 2.磁铁在螺线管中运动是否产生电流 如图2所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或抽出螺线管．实验(2)操作及现象如下： 图2 实验操作 实验现象(有无电流) N极插入线圈 有 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3所示，线圈A通过滑动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(3)操作及现象如下： 图3 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 开关闭合时，滑动变阻器不动 无 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 有 想一想　1.从磁通量的角度思考以上几个产生感应电流的实例 (1)实验(1)中引起感应电流的原因是什么？ (2)实验(2)中引起感应电流的原因是什么？ (3)实验(3)中，线圈没有动，回路也没有动，引起感应电流的原因是什么？将实验(3)和实验(2)比较，实验(3)中的螺线管A的作用是什么？ (4)产生感应电流的条件都跟哪个物理量有关？ 答案　(1)面积变化引起磁通量的变化；(2)磁场变化引起磁通量的变化；(3)电流引起的磁场变化引起磁通量的变化，等效磁铁；(4)磁通量的变化． 4．归纳结论 产生感应电流的条件：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流． 想一想　2.哪些情况可以引起磁通量Φ的变化？ 答案　磁通量的变化有三种情况，由Φ＝BS可知：一种是磁感应强度B不变，有效面积S变化；另一种是磁感应强度B变化，有效面积S不变；还有一种是磁感应强度B和有效面积S同时发生变化. 一、磁通量的理解及变化分析 1．磁通量的计算 (1)B与S垂直时：Φ＝BS，S为线圈的有效面积．如图4(a)所示． (2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积．B⊥为B在垂直于S方向上的分量．如图(b)、(c)所示． (3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和，如图(d)所示． 图4 2．磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和． 3．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5(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5 4．用磁感线的条数表示磁通量．当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即指不同方向的磁感线的条数差． 例1　 图6 如图6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 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，条形磁铁外部的磁通量减少，条形磁铁内部的磁通量未发生变化，合磁通量增加，且合磁通量向左． 答案　B 例2　匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5 m2，共10匝，开始时B与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图7所示．求： 图7 (1)当线圈绕ab边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量； (2)当线圈绕dc边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量． 解析　(1)当线圈绕ab边转过60°时，Φ＝BS⊥＝BScos 60°＝0.8×0