2015-2016学年高中物理第1章第1、2节电磁感应的发现感应电流产生的条件学案教科版选修3-2题稿.doc

学案1　电磁感应的发现　感应电流产生的条件 [目标定位] 1.知道奥斯特发现了电流磁效应、法拉第发现了电磁感应现象.2.知道磁通量和磁通量变化量的含义.3.知道感应电流产生的条件． 一、电磁感应的发现 [问题设计] 哲学家康德说过，各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的．你能举出一个例子吗？在电磁学领域，谁发现了电流的磁效应？谁证实了“磁生电”现象的存在？ 答案　摩擦生热表明了机械运动向热运动的转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第证实了“磁生电”现象的存在． [要点提炼] 1．奥斯特实验的启迪 1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应，启迪人们去探究是不是存在磁产生电． 2．电磁感应现象的发现 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流．他把“磁生电”的现象分为五类：变化中的电流、变化中的磁场、运动中的恒定电流、运动中的磁铁、运动中的导线． 二、磁通量及其变化 [问题设计] 如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求： 图1 (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？ (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？ 答案　(1)BS　(2)BS　(3)－BS　(4)－2BS [要点提炼] 1．磁通量 (1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为Φ.在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数． 图2 (2)公式：Φ＝BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积．所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为θ时，磁通量Φ＝BSsin_θ，如图2所示． (3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb. (4)注意：①磁通量是标量，但有正负之分．一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”．②磁通量与线圈的匝数无关． 2．磁通量的变化量ΔΦ (1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS. (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S. (3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS. 特别提醒　计算穿过某平面的磁通量的变化量时，要注意前后磁通量的正负，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS. 三、感应电流产生的条件 [问题设计] 1．实验1(导体在磁场中做切割磁感线的运动)：如图3所示，导体AB垂直磁感线运动时，线路中________电流产生，而导体AB沿着磁感线运动时，线路中________电流产生(均填“有”或“无”)．实验表明什么情况下能产生感应电流？ 图3 答案　有　无　实验表明：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就有感应电流产生． 2．实验2(通过闭合回路的磁场发生变化)： 如图4所示，螺线管B套在螺线管A外边，螺线管A经过滑动变阻器和开关与电池相连构成直流电路；螺线管B接电流计构成闭合电路．进行以下操作并观察电流计指针摆动的情况．将观察结果填入表中．(填空中均填“摆动”或“不摆动”) 图4 　　观察 操作 电流计指针的摆动情况 螺线管B套在 螺线管A外面 螺线管A、B 相互垂直 开关接通瞬间 摆动 不摆动 电流稳定 不摆动 不摆动 开关断开瞬间 摆动 不摆动 滑动片快速推动 摆动 不摆动 (1)实验2中并没有导体在磁场中做切割磁感线的运动，但在接通或断开电源的瞬间或改变滑动变阻器的阻值时，B线圈中却出现感应电流，这说明什么？ 答案　说明导体在磁场中做切割磁感线运动不是产生感应电流的本质原因，通过闭合电路的磁场发生变化也可以产生感应电流． (2)当实验2中开关闭合后，A线圈电流稳定时，B线圈中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？ 答案　说明感应电流的产生，不在于闭合回路中是否有磁场． (3)实验2两个线圈相互垂直放置时不能产生感应电流，这又说明什么？ 答案　说明感应电流的产生，不在于磁场是否变化． 3．试总结产生感应电流的条件． 答案　实验1中，磁场是稳定的，但在导体切割磁感线运动时，通过回路的磁通量发生变化，回路中产生了感应电流；实验2通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变了磁通量，从而产生了感应电流，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”． [要点提炼] 1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化． 2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感