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2018_2019高中物理第2章电磁感应与电磁场第1节电磁感应现象的发现学案粤教版选修1_1

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                      第一节 电磁感应现象的发现

               学 习 目 标                               知 识 脉 络
 1.了解电磁感应现象发现的历史过程,体会
 科学家探索自然规律的科学态度和科学方
 法.
 2.通过实验,知道电磁感应现象及其产生
 的条件.(重点、难点)
 3.了解法拉第及其对电磁学的贡献,认识
 发现磁生电现象对推动电磁学理论和电磁技
 术发展的重大意义.
                             [自 主 预 习·探 新 知]
                                    [知识梳理]
    一、法拉第与电磁感应现象
    1.实验观察
    (1)磁铁与螺线管有相对运动时能产生电流.在条形磁铁插入或拔出螺线管的瞬间,电
流表的指针发生了偏转.条形磁铁在螺线管中保持不动时,电流表的指针不发生偏转.如
图  2­1­1 所示.


                                     图 2­1­1
    (2)改变原线圈中的电流,改变磁场的强弱,在副线圈中也能产生电流.当开关接通瞬
间、断开瞬间、开关接通变阻器滑片移动时,电流表的指针发生了偏转;开关接通变阻器
滑片不动时,电流表的指针不发生偏转.如图                    2­1­2 所示.


                                     图 2­1­2
    2.法拉第的实验结论
    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.这种由于磁通量的
                 中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台

变化而产生电流的现象叫做电磁感应现象,所产生的电流叫做感应电流.
    二、感应电动势
    1.电动势:描述电源将其他形式的能量转换成电能的本领的物理量.
    2.感应电动势:由于电磁感应现象而产生的电动势.
                                    [基础自测]
    1.思考判断
    (1)奥斯特发现了“电生磁”的现象之后,激发人们去探索“磁生电”的方法.(√)
    (2)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流.(√)
    (3)只要有感应电流产生,穿过闭合回路的磁通量一定发生了变化.(√)
    (4)只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流.(×)
    (5)线框不闭合,即使穿过线框的磁通量变化,线框中也没有感应电流.(√)
    (6)如果穿过断开电路的磁通量发生变化,电路中没有感应电流,也没有感应电动
势.(×)
    [提示] (4)若磁通量不发生变化,则没有感应电流.
    (6)只要磁通量发生变化,电路中就有感应电动势.
    2.关于产生感应电流的条件,下列说法中正确的是(  )
    A.只要闭合电路在磁场中运动,闭合电路中就一定有感应电流
    B.只要闭合电路中有磁通量,闭合电路中就有感应电流
    C.只要导体做切割磁感线运动,就有感应电流产生
    D.只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化,闭合电路中就有感应电流
    D [只有穿过闭合电路的磁通量发生变化时,才会产生感应电流,D                           正确.]
    3.如图   2­1­3 所示,三角形线圈        abc 放在范围足够大的匀强磁场中并做下列运动,能
产生感应电流的是(  )


                                     图 2­1­3
    A.向上平移
    B.向右平移
    C.向左平移
    D.以  ab 为轴转动
    D [以  ab 为轴转动时,穿过线圈中的磁通量发生变化,而将线圈上、下、左、右平移
时穿过矩形线圈的磁通量不变,根据产生感应电流的条件可知选项                            D 正确.]
                             [合 作 探 究·攻 重 难]
                 中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台


                           对磁通量及其变化量的理解
    根据磁通量的定义式         Φ=BS,引起磁通量变化的方法有
    1.闭合回路的面积不变,由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化.
    2.磁场不变,由于闭合回路的面积发生变化而引起闭合回路的磁通量的变化.
    3.磁场、闭合回路面积都发生变化时,也可引起穿过闭合电路的磁通量的变化.
    总之,穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时磁通量就发生了变化.
          如图    2­1­4 所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁                  N 极的左侧    A 点运
动到磁铁    S 极的右侧    B 点,A、B   两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈
的磁通量将(  ) 
                                                          【导学号:71082043】


                                     图 2­1­4
    A.先增大,后减小
    B.先减小,后增大
    C.先增大、后减小,再增大、再减小
    D.先减小、后增大,再减小、再增大
    思路点拨:①分析条形磁铁周围磁感线的特点.
    ②由磁通量的意义分析线圈磁通量的变化.
    A [穿过线圈的磁通量应以磁铁内部磁场为主,而内部的磁感线是一定值,在                                A、B 点
时,外部磁感线比较密,即与内部相反的磁感线多,相抵后剩下的内部的磁感线就少;中
间位置时,外部磁感线比较疏,即与内部相反的磁感线少,相抵后剩下的内部的磁感线就
多.所以两端磁通量小,中间磁通量大,A                  正确.]


    1)磁通量是标量,但有正、负,其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.
    2若穿过某线圈有方向相反的磁场,则线圈的磁通量为它们抵消后净的磁感线的条
数.

    [针对训练]
    1.如图   2­1­5 所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形闭合线框
abcd,线框平面与磁场垂直.在下列情况中,线框中磁通量发生变化的是(  )
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                                     图 2­1­5
    A.线框沿纸面向左匀速运动
    B.线框沿纸面向左加速运动
    C.线框垂直纸面向外运动
    D.线框绕    ad 边转动
    D [线框沿纸面向左匀速、加速运动,只要不出磁场,磁通量不变,线框垂直纸面向
外运动,磁通量也不变.线框绕              ad 边转动时,磁通量变化.故           A、B、C  错误,D    正确.]

                           产生感应电流的条件及方法
    1.感应电流产生的条件
    穿过闭合回路的磁通量发生变化,无论是闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感
线运动,还是穿过回路的磁场或回路的面积发生变化,都会引起穿过闭合回路的磁通量发
生变化,在回路中就会有感应电流产生.其条件可以归纳为两个:一是电路本身必须闭合,
二是穿过回路本身的磁通量发生变化.主要体现在“变化”上,回路中有没有磁通量穿过
不是产生感应电流的条件,如果穿过回路的磁通量很大但无变化,那么无论多么大,都不
会产生感应电流.
    2.产生感应电流的方法
    (1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动
    如图  2­1­6 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.


                           图  2­1­6      图       2­1­7
    (2)磁铁在线圈中运动
    如图  2­1­7 所示,条形磁铁插入或拔出线圈时,线圈中有电流产生,但磁铁在线圈中
静止不动时,线圈中无电流产生.
    (3)改变螺线管     AB 中的电流
    如图  2­1­8 所示,将小螺线管        AB 插入大螺线管     CD 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 一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中也有电
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流通过.


                                     图 2­1­8
          如图所示,矩形线框在磁场中做各种运动,能够产生感应电流的是(  )


                         A     B     C    D
    B [感应电流产生条件为:①磁通量发生变化;②闭合回路.A、C、D                           中穿过矩形线
框的磁通量都不变,故不产生感应电流.]


    闭合回路磁通量发生变化,回路中就会产生感应电流

    [针对训练]
    2.如图   2­1­9 所示,线圈两端接在电流表上组成闭合电路.在下列情况中,电流表指
针不发生偏转的是(  )                    【导学号:71082044】


                                     图 2­1­9
    A.线圈不动,磁铁插入线圈时
    B.线圈不动,磁铁从线圈中拔出
    C.磁铁不动,线圈上、下移动
    D.磁铁插在线圈内不动
    D [产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,线圈和电流计已经组成
闭合回路,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就产生感应电流,电流计指针就偏
转.在选项     A、B、C   三种情况下,线圈和磁铁发生相对运动,穿过线圈的磁通量发生变化,
产生感应电流;而当磁铁插在线圈中不动时,线圈中虽然有磁通量,但磁通量不变化,不
                 中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台

产生感应电流.]
                             [当 堂 达 标·固 双 基]
    1.磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”.在图                               2­1­10 所

示磁场中,S1、S2、S3      为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过                 S1、S2、S3  的磁通量分别

为  Φ1、Φ2、Φ3    且都不为    0.下列判断正确的是(  )


                                    图  2­1­10

    A.Φ1  最大  

    B.Φ2  最大

    C.Φ3  最大

    D.Φ1、Φ2、Φ3     相等

    A [磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少,从题图中可看出穿过                                S1 的磁

感线条数最多,穿过         S3 的磁感线条数最少.]
    2.在一根水平方向的通电长直导线下方,有一个小线框                       abcd,放置在跟长导线同一
竖直平面内,今使小线框分别做如图所示的四种不同的运动,其中线框磁通量没有变化的
是(  )


    A.左右平移
    B.上下平移
    C.在纸面前后平移
    D.绕  ab、cd  边的中心轴转动
    A [长直导线下方的磁场是不均匀的,离导线越远磁感应强度越小,因此线框上下平
移、在纸面前后平移、绕           ab、cd 边的中心轴转动时,磁通量均发生变化,但线框左右平移
时,磁通量不发生变化.]
    3.如图   2­1­11 所示,将一个矩形线圈放入匀强磁场中,若线圈平面平行于磁感线,
则下列运动中,在线圈中会产生感应电流的是(  ) 
                                                          【导学号:71082045】
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                                    图  2­1­11
    A.矩形线圈做平行于磁感线的平移运动
    B.矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动
    C.矩形线圈绕      AB 边转动
    D.矩形线圈绕      BC 边转动
    C [A、B、D   三个选项中在发生运动状态的变化时,没有引起磁通量的变化,故都没
有发生电磁感应现象,所以没有感应电流产生.C                    选项中,线圈的磁通量发生了改变,故
线圈中产生了感应电流.]
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