物理选修3-2第一章第1节教学课件.pptVIP

1.1 电磁感应现象 学习目标：1.关注电磁感应现象的发 现过程，了解相关的物理学 史。 2.知道电磁感应，感应电流的定义。 3.学习法拉第的科学探索精神，感悟科学 技术 社会的相互关系。 4.了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。 　　电磁感应（Electromagnetic induction）现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感电磁感应应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（感生电流）迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了感应现象的人，虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。 　　电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，乃是电磁学领域中最伟大的成就之一。 电磁感应现象 (1)电磁感应现象：闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动。 　　(2)感应电流：在电磁感应现象中产生的电流。 　　(3)产生电磁感应现象的条件： 　　①两种不同表述 　　a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动 　　b．穿过闭合电路的磁场发生变化 　　②两种表述的比较和统一 　　a．两种情况产生感应电流的根本原因不同 　　闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时，是导体中的自由电子随导体一起运动，受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为动生电流。 　　穿过闭合电路的磁场发生变化时，根据电磁场理论，变化的磁场周围产生电场，电场使导体中的自由电子定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为感生电流。 　　b．两种表述的统一 　　两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。 　　③产生电磁感应现象的条件 　　不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。 　　条件：a．闭合电路；b．一部分导体 ； c．做切割磁感线运动 对电磁感应现象的探索有着深厚的历史背景，首先它来自于社会对电力的需求。1800年意大利物理学家伏打（Volta,1745—1827年）发明了伏打电堆，使人们第一次获得稳定而持续的电流。1809年，戴维把由两千块铀锌片组成的伏打电堆的两极接上炭棒，当炭棒接近到一定程度时，产生了电火花，从而发明了弧光灯。但是伏打电池所取得的电价太昂贵而且功率太小。如何获得强大而廉价的电力是当时社会对物理学提出的一个十分紧迫的问题。后来法拉第回忆道“我因为对当时产生电的方法感到不满意，因此急于想发现电磁与感应电流的关系，觉得电学在这一条路上一定可以有充分的发展。” 在法拉第之前的一些物理学家已经开始探索磁产生电的途径。安培于1821年到1822年间做了探求感应电流的实验，但他未能发现电磁感应现象。 1825年英国物理学家阿拉果设计了著名的圆盘实验。他偶然发现金属可以阻尼磁针的振动，他进一步联想：既然一个运动着的磁针可以被金属片吸引，那么一个静止的磁针了一定可被一个运动着的金属片带动。根据这一设想，1825年他设计一个园盘实验，在一个可以绕着垂直轴旋转的铜盘的正上方悬挂一根磁针,当铜盘旋转时,磁针跟着旋转。这一实验好像表明磁是因运动着的导体而产生的,为物理学界提出了一个多年来悬而未决的问题。 1823年,瑞士物理学家科拉顿(Colladon,1802-1892年)曾企图用磁铁在线圈中运动获得电流,他用一个线圈与一个检流计连成一个闭合回路,为了使磁铁不至于影响检流计中的小磁针,特意将检流计放在隔壁的房间里,他用磁棒在线圈中插入或拔出,然后一次又一次跑到另一房间里去观察检流计是否偏转,当然他观察不到指针的偏转,未能发现电磁感应。 法拉第发现电磁感应现象并不是一帆风顺的，而是经过了十年的艰苦探索。1821年,法拉第开始转向电磁学研究,他发现了磁极绕着载流导线转动和载流导线绕磁铁转动的现象,这种现象称为电磁旋转现象。通过电磁旋转的实验,使他想到,既然电对磁有作用,一定有磁对电的反作用；既然电流能产生磁,则磁也一定能产生电流。1822年,他在日记上写下了他的光辉思想：“磁能产生电流”，并以此作为自己研究的战略目标。 从1824年到1831年他经历了一系列的失败,在《法拉第日记》中,明确记载的失败的实验就有三次。1824年12月28日,他把强磁铁放在接有检流计的电流线圈内期望会改变导线中的电流,结果没有发现检流计指针偏转。1825年11月28日,他将导线回路放在另一通电回路附近,期望在导线回路中能感应出电流,但也没有发现任何效应。1828年4月22日,他把磁铁穿入一个悬挂起来的铜