2024年高中物理第一章电磁感应第一二节电磁感应现象研究产生感应电流的条件讲义含解析粤教版选修3_2.docVIP

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电磁感应现象探讨产生感应电流的条件

1．奥斯特发觉了电流的磁效应，法拉第发觉了电磁感应现象。

2．法拉第将“磁生电”的现象分为五类：(1)变更着的电流；(2)变更着的磁场；(3)运动的恒定电流；

(4)运动的磁铁；(5)在磁场中运动的导体。

3．感应电流：由电磁感应现象产生的电流。

4．感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发

生变更。

一、电磁感应现象

1．电生磁的发觉

奥斯特发觉了电流的磁效应，揭示出通电导线四周有磁场，表明白电能生磁，从今揭开了探讨电磁联系的序幕。

2．电磁感应现象的发觉

英国科学家法拉第经过长达十年的不懈努力，于1831年发觉了电磁感应现象。

3．法拉第的概括

法拉第把可以产生电磁感应的状况概括为五类，即：变更着的电流；变更着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁铁；在磁场中运动的导体。

4．电磁感应现象和感应电流

由磁生电的现象，叫做电磁感应现象。由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。

二、探究产生感应电流的条件

1．利用蹄形磁铁的磁场(如图1-1-1所示)

图1-1-1

试验操作

试验现象

(有无电流)

分析论证

导体棒静止

无

闭合电路包围的磁场的面积变更时，电路中有电流产生；包围的磁场的面积不变时，电路中无电流产生

导体棒平行

磁感线运动

无

导体棒切割

磁感线运动

有

2．利用条形磁铁的磁场(如图1-1-2所示)

图1-1-2

试验操作

试验现象

(有无电流)

分析论证

N极插入线圈

有

线圈中的磁场变更时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流

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．利用通电螺线管的磁场(如图1-1-3所示)

图1-1-3

试验操作

试验现象(线圈

B中有无电流)

分析论证

开关闭合瞬间

有

线圈B中磁场变更时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B中无感应电流

开关断开瞬间

有

开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动

无

开关保持闭合，快速移动滑动变阻器的滑片

有

4．试验结论——产生感应电流的条件

只要穿过闭合电路的磁通量发生变更，闭合电路中就会产生感应电流。

1．自主思索——判一判

(1)有电流即生磁场。(√)

(2)有磁场即生电流。(×)

(3)静止的电荷四周也能产生磁场。(×)

(4)磁通量计算公式Φ＝BS，可计算任何磁场的磁通量。(×)

(5)导体棒切割磁感线不肯定产生感应电流，但若垂直切割，则肯定产生感应电流。(×)

(6)穿过闭合回路的磁通量发生变更，肯定产生感应电流。(√)

2．合作探究——议一议

(1)法拉第总结的引起感应电流的缘由有哪些？

提示：变更的电流、变更的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

(2)同一匀强磁场中两个面积不同的线圈，磁通量肯定不同吗？

提示：不肯定，当两个线圈与磁场方向的夹角不同时，磁通量可能相同。

(3)某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时，回路肯定无感应电流吗？

提示：不肯定，假如穿过闭合回路的磁通量正在变更，只是某一时刻磁通量为零，则回路中会产生感应电流。

磁通量Φ及其变更量ΔΦ的理解与计算

1．对磁通量的正、负的理解

磁通量有正、负之分，其正、负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若磁感线从正面穿入时磁通量为正值，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值。

2．磁通量的变更量ΔΦ

(1)当B不变，有效面积S变更ΔS时，ΔΦ＝B·ΔS。

(2)当B变更，有效面积S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。

(3)当B和S同时变更时，ΔΦ＝Φ末－Φ初≠ΔB·ΔS。

[典例]如图1-1-4所示，有一垂直纸面对里的匀强磁场，B＝0．8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1cm,10匝；线圈B的半径为2cm,1匝；线圈C的半径为0．5cm,1匝。问：

图1-1-4

(1)在B减为0．4T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变更多少？

(2)在磁场转过30°角的过程中，线圈C中的磁通量变更了多少？

(3)在磁场转过180°角的过程中，线圈C中的磁通量变更了多少？

[思路点拨]解答本题应把握以下三点：

(1)磁通量与线圈匝数无关。

(2)当线圈平面与磁场不垂直时，应分解B或取S在与B垂直的平面上的投影面积。

(3)磁感线反向穿过线圈平面时，Φ为负值。

[解析](1)由题意知线圈B与线圈A中的磁通量始终一样，故它们的变更量也一样。

ΔΦ＝(B2－B1)·πr2≈1．26×10－4Wb。

所以，线圈A和线圈B中的磁通量都削减1．26×10－4Wb。

(2)对线圈C，Φ1＝B·πr′2，当磁场转过30°时，Φ2＝B·πr′2cos30°，故ΔΦ＝