人教版高中物理选修3-2课件第四章第一、二节

B不变、S变
例：闭合电路的一部分导体 切割磁感线时
Φ B变、S不变 变
例：线圈与磁体之间发生相 对运动时
的
四 种
B和S都变
注意：此时可由ΔΦ＝Φt－Φ0 计算并判断磁通量是否变化
情
况 B和S大小都不
变，但二者之 例：线圈在磁场中转动时
间的夹角变
如例图24－1－8所示，竖直放置的长直导线通一 恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面 ，在下列情况中线框中产生感应电流的是( ) A．导线中电流变大 B．线框向右平动 C．线框向下平动 D．线框以直导线为轴转动
图4－1－5 例1 (2012·杭州一中高二月考)如图4－1－5 所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角， 当线框转过90°到如图所示的虚线位置时， 试求：
(1)初、末位置穿过线框的磁通量Ф1和Ф2； (2)磁通量的变化量ΔФ. 【精讲精析】 (1)法一：在初始位置，把面 积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于
由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁
C
通量不变
×
画出俯视图如图乙，由图可看出线框绕直 D 导线转动时，在任何一个位置穿过线框的 ×
磁感线条数均不变，因此无感应电流
图4－1－9 【答案】 AB
【名师点评】 判断是否产生感应电流，关 键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变 化，而对于本题来说，首先就必须弄清楚通 电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图, 我们经常还得把它转化成平面图，比如转化 成俯视图、侧视图等．
导体棒切割磁感线运动
__有____
结论：磁场强弱不变，导体棒运动，使闭合 回路包围的面积发生变化时有感应电流，面 积不变时无感应电流． 2.磁铁在螺线管中运动是否产生电流 实验现象：如图4－1－2所示，将螺线管与电 流计组成闭合回路， 把条形磁铁插入或 拔出螺线管，实验 现象如下：
图4－1－2
实验操作
【答案】 (1)BSsinθ －BScosθ (2)－BS(cosθ＋sinθ) 【规律总结】 解答该类题目时，要注意磁感 线是从平面的哪一面穿入的，当规定从某一面 穿入的磁通量为正值时，则从另一面穿入的就 为负值，并准确地把初、末状态的磁通量表示 出来，然后按照求代数和的方法求出磁通量的 变化量(磁通量是有正、负的标量)．
图4－1－8
【思路点拨】 首先弄清直线电流周围磁感线 的分布特点，然后再判断磁通量是否变化．
【精讲精析】 逐项分析如下：
选 项
诊断
结 论
A
因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿 过线框的磁通量增大
√
离直导线越远，磁感线分布越疏，如图甲，
B 因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量 √
变小
选 项
诊断
结 论
二、探究感应电流的产生条件 [自主探究] 1.导体棒在磁场中运动是否产生电流 实验现象：如图4－1－1所示，将导轨、可移 动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭 合回路，把实验现象记录在下表中．
图4－1－1
实验操作 导体棒静止
实验现象(有无电流) ___无___
导体棒平行磁感线运动
___无___
变式训练
2.(2012·成都外国语学校高二检测)如图4－1－10所示,
A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源, 回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果中可
能的是( )
A．先闭合S2，后闭合S1的 瞬间，电流计指针偏转
B．S1、S2闭合后，在断开 S2的瞬间，电流计指针偏转
图4－1－10
接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别
是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过，则 可能( )
A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．无法确定
图4－1－11
【思路点拨】 根据v1与v2的关系，判断出磁场 中闭合回路面积是否变化，从而确定磁通量的变 化及感应电流能否产生． 【解题样板】 只要金属棒ab、cd的运动速度不 相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭 合回路中就会产生感应电流．故选项A、B正确． 【答案】 AB
向的夹角为θ，则有效面积为Scosθ，穿过该平 面的磁通量为Φ＝BScosθ.若磁感线与平面夹 角为α，则Φ＝BSsinα.
图4－1－4
(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积， 如图乙，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面 积不同，但穿过它们的磁通量却相同：Φ＝BS2. (3)某面积内有不同方向的磁感线穿过时，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． (4)线圈为多匝时，不影响磁通量的计算，即Φ≠NBS, 因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响．
高中物理课件
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第四章 电磁感应
第四章 电磁感应
第一节 划时代的发现 第二节 探究感应电流的产生条件
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学习目标：1.了解与“电生磁”及“磁生电”相关 的物理学史，知道电磁感应现象和感应电流． 2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件． 3．会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算 磁通量及磁通量的变化． 重点难点：1.磁通量及磁通量的变化的分析及计算． 2．感应电流的产生条件及应用．
新知初探自主学习
一、划时代的发现 1.奥斯特梦圆“电生磁” 1820年，丹麦物理学家奥斯特在给南北方向 放置的导线通电时，发现导线下面的小磁针 发生了转动，这一现象说明：电流能产生 ___磁__场____——电流的磁效应．
2.法拉第心系“磁生电” (1)法拉第的对称思考：电能生磁，磁能否生电？ (2)法拉第发现“磁生电”：1831年，英国物理学 家法拉第通过实验发现了“磁生电”，即 __电__磁__感__应____现象．并认识到“磁生电”是一种 在变化、运动的过程中才能出现的效应． (3)引起电流的原因：①变化的电流；②变化的磁 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．
(2)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量 Φ1＝BSsinθ；当线框平面按顺时针方向转动时， 穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的 磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从 另一面穿过，变为“负”值Φ2＝－BScosθ. 所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1 ＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ)．
变式训练Βιβλιοθήκη 1.如图4－1－7所示，a、b、c三个闭合线圈放
在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，它
们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中 正确的是( )
A．Φa<Φb<Φc B．Φa>Φb>Φc C．Φa<Φc<Φb D．Φa>Φc>Φb
图4－1－7
解析：选B.当a中有电流通过时，穿过a、b、c 三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多， 向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没 有向外的磁感线，因此，根据合磁通量的计 算，应该是：Φa>Φb>Φc.
磁场方向的面积为S⊥＝Ssinθ，所以Φ1＝ BSsinθ.在末位置，把面积向垂直于磁场方向 进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥ ＝Scosθ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝ －BScosθ.
图4－1－6 法二：如果把磁感应强度B沿垂直于面积S和平 行于面积S进行分解，如图4－1－6所示，则 B上＝Bsinθ，B左＝Bcosθ 有Φ1＝B上S＝BSsinθ， Φ2＝－B左S＝－BScosθ.
要点2 感应电流有无的判断
1.产生感应电流的条件 （1）电路为闭合电路 （2）穿过电路的磁通量发生变化 注意：(1)、(2)两条必须同时满足，才能产生 感应电流． 2.判断感应电流有无的方法 (1)明确电路是否为闭合电路．
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化． 穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以 下几种情况：
图4－1－3
实验操作
开关闭合瞬间 开关断开瞬间
实验现象(线圈B中 有无电流)
__有____ __有____
开关闭合时，滑动变阻器 的滑片不动
__无____
开关闭合时，迅速移动滑 动变阻器的滑片
__有____
结论：将开关闭合或断开及改变滑动变阻器 的滑片的位置，线圈A中的电流产生的磁场强 弱变化，线圈B中的磁场强弱变化，线圈B中 产生感应电流．
热点示例创新拓展
“双棒”切割问题初探 双金属棒与电路其他部分构成的闭合电路， 在两个棒都做切割磁感线运动时，闭合电路 中的磁通量是否变化、是否有感应电流，根 据回路的有效面积是否变化判断即可．
[经典案例]
如图4－1－11所示，在匀强磁场中有两条平行的
金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有
两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨
成功发现 只要穿过闭合导体回路的_____磁__通__量_____发生 变化，闭合导体回路中就有感应电流．
要点探究讲练互动
要点1 磁通量的分析和计算
1.匀强磁场中磁通量的计算 利用公式：Φ＝BS(其中B为匀强磁场的磁感 应强度，S为线圈的有效面积)． 注意以下四种情况： (1)如果磁感线与平面不垂直，如图4－1－4甲 所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场 方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方
实验现象(有 无电流)
实验操作
实验现象 (有无电流)
N极插入线圈
___有____
S极插入线 圈
___有____
N极停在线圈中
___无____
S极停在线 圈中
___无____
N极从线圈中抽 出
___有____
S极从线圈 中抽出
___有____
结论：将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场强 弱发生变化时产生感应电流． 3.模仿法拉第的实验 实验现象：如图4－1－3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：