2018年河北省邢台市高中物理 第四章 电磁感应 4.1 划时代的发现学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

4.1划时代的发现 【学习目标】 1.知道奥斯特发现了电流的磁效应、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.知道感应电流的产生条件． 一、划时代的发现 [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．你能举出一些例子吗？这对奥斯特有什么启发？ [要点提炼] 1．奥斯特梦圆“电生磁” 1820年，丹麦物理学家发现载流导体能使小磁针，这种效应称为电流的． 2．法拉第心系“磁生电” 1831年，英国物理学家发现了现象，即“磁生电”现象．产生的电流叫做电流．他把引起电流的原因概括为五类：变化的、变化的、运动的恒定电流、运动的、在磁场中运动的导体． 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场的的乘积叫磁通量，符号为Φ.在数值上等于穿过投影面的磁感线的． (2)公式：Φ＝BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的面积，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＝，如图2所示． 图2 (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磁通量与平面的匝数(填“有关”或“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＝. (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝. (3)B和S同时变化，则ΔΦ＝，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS. 特别提醒 计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，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、感应电流的产生条件 [问题设计] 1．实验1：如图3所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生(填“有”或“无”)． 图3 2．实验2：如图4所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”) 图4 3．实验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)． 图5 4．上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件. 实验1 闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S① 共同原因：⑥电路中⑦发生变化 实验2 闭合电路中磁感应强度B②，闭合电路的面积S③ 实验3 闭合电路中磁感应强度B④，闭合电路的面积S⑤ 总结 实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，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：穿过电路的发生变化． 2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： (1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如图6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线． 图6 (2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁．如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去． [延伸思考] 电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？ 答案 当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象． 一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算 例1 如图7所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是( ) 图7 A．先减小后增大 B．始终减小 C．始终增大 D．先增大后减小 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