(创新设计)2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-2第1章1-1磁生电的探索.ppt

第1节　磁生电的探索;1．了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神． 2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件． 3．掌握磁通量的概念及其计算． 4．能够运用感应电流的产生条件判断感应电流能否产生．;奥斯特 ;电磁感应 ;二、科学探究——感应电流产生的条件 【探究1】 导体棒在磁场中运动是否产生电流 如图1－1－1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．实验过程及现象如下：;实验结论　闭合电路包围的面积变化时，有电流产生；闭合电路包围的面积不变时，无电流产生．;【探究2】 磁铁在螺线管中运动是否产生电流 如图1－1－2所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管．实验现象如下：;实验结论　线圈中的磁场变化时，有感应电流；线圈中的磁场不变时，无感应电流．;【探究3】 模拟法拉第的实验 如图1－1－3所示，线圈A通过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．实验现象如下：;实验结论　线圈A产生的磁场变化时，线圈B中产生感应电流；线圈A产生的磁场不变时，线圈B中无感应电流．;归纳结论 产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流． 温馨提示　能否产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量是否发生变化，因此判断磁通量是否变化是问题的关键. ;一、磁通量及其变化 1．磁通量的计算 (1)B与S垂直时：Φ＝BS，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．如图1－1－4(a)． (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1－1－4(b)．;(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后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1－1－4(c)． ;2．磁通量的变化 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，闭合电路的面积S发生变化．如图1－1－5(a)． ②闭合电路的面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图1－1－5(b)． ③磁感应强度B和闭合电路的面积S都不??，它们之间的夹角发生变化．如图1－1－5(c)．;3．正确理解磁通量的标量性 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． 特别提醒　利用磁感线的条数判断感应电流有无的方法 穿过某回路的磁通量的大小与穿过该回路的磁感线的条数(回路中有不同方向的磁感线穿过时指不同方向的磁感线的条数差)是相对应的，所以可根据磁感线的条数是否变化判断磁通量是否变化．若磁通量发生变化，则产生感应电流，若磁通量无变化，就没有感应电流产生，对于非匀强磁场的情况，利用这种方法更为直观和方便．;二、对导体棒切割磁感线的理解 1．导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化． 2．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1－1－6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体的速度方向与磁场方向在同一平面内而没有切割磁感线．;(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流．如图1－1－7所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流．;(3)即使是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，也不能保证一定存在感应电流，如图1－1－8所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但同样在线框中没有感应电流． 由以上讨论可知，导体切割磁感线不是导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化．;教材资料分析 迷你实验室 制作一块直径为20 cm的圆形铝片，在中心钻一个小孔，穿上一个带有摇柄的金属轴，把铝片固定在轴的中间位置，然后再把轴用两个铁环固定在木架上，取一块蹄形磁铁立在铝片下部，让它的两极在铝片的两侧(如图1－11所示)．;从电流计的接线柱引出两根导线，一根连在金属轴承上，另一根用绝缘胶布粘在一个极上，并使导线的裸线头轻轻接触铝片的边缘． 当快速摇转铝片的时候，观察电流计的偏转情况；或者换上小灯泡，观察小灯泡的发光情况．解释你所观察到的现象． 点拨　对于圆形铝片，可以看成由无数根从圆心到边沿的导线并联而成．当铝片快速转动时，这些导线在蹄形磁铁产生的