高中物理 第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索课件 鲁科版选修3-2.pptx

图1-1-3
实验操作
实验现象(线圈 B中有无电流)
分析论证
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关保持闭合，滑动变 阻器滑片不动
有 有
无
线圈B中磁场_变__化__ 时，线圈B中有感 应电流；磁场 _不__变__时，线圈B中
开关保持闭合，迅速移 动滑动变阻器的滑片
有
无感应电流
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4．实验结论 利用磁场产生电流的条件：只要穿过 闭合 电路的磁通量发 生 变化 ，闭合电路中就会产生电流。
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一、电磁感应的探索历程
事件
电生磁
1820年，_奥__斯__特__发现 了电流的磁效应
菲涅耳、_安__培__、科拉 顿、_亨__利__等致力于磁
生电的研究 磁生电
1831年，_法__拉__第__发现 了电磁感应现象
意义
拉开了研究电与磁相互 关系的序幕
科学探索是曲折的，真 理追求是执着的
揭示了电和磁的内在联 系，引领人类进入电气 时代
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(2)只要磁通量变化就有感应电流产生吗？ 提示：不一定，要产生感应电流需具备两个条件： ①闭合回路 ②磁通量发生变化 如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流。
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(3)闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，一定有感应电流吗？ 提示：不一定。如图所示，线框ABCD仅有一半置入匀强磁场 中，当它在磁场中上下运动时，一半线框在做 切割磁感线运动，但磁通量未发生变化，故无 感应电流产生。当线框向左平动，离开磁场 时，线框的磁通量减小，故有电流产生，导体 做切割磁感线运动，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。
穿过某个面有方向相反 与磁场垂直的平面，开
的磁场，则不能直接用 始时和转过180°时穿过
说明 Φ＝B·S，应考虑方向相 平面的磁通量是不同的，
反的磁通量抵消以后所 一正一负，ΔΦ＝－
剩余的磁通量
2B·S，而不是零
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2．磁通量的计算
(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝B·S。B指匀强磁场的磁感
应强度，S为线圈的面积。
(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝B·S⊥。S⊥为线圈
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到
与B垂直的方向上，如图1-1-4所示，Φ＝B·S sin θ。
(3)磁通量虽然是标量，却有正负之分。
图1-1-4
当某面积内有方向相反的磁场时，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
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磁通量及其变化的分析
1．磁通量Φ与其变化量ΔΦ的区别
磁通量Φ
磁通量的变化量ΔΦ
某时刻穿过某个面 始末时刻穿过某个面的
物理意义
的磁感线条数
磁通量的差值
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磁通量Φ
磁通量的变化量ΔΦ
大小 Φ＝B·S，S为闭合回路 线圈在垂直于磁场方向
计算 上的有效面积
ΔΦ＝Φ2－Φ1 ΔΦ＝B·ΔS(B不变)
或ΔΦ＝S·ΔB(S不变)
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二、感应电流的产生条件 1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图1-1-1)
图1-1-1
实验操作
实验现象 (有无电流)
分析论证
导体棒静止
无
闭合电路包围的面积变
导体棒平行磁感线运动
无
化时，电路中_有__电流
产生；闭合电路包围的
导体棒切割磁感线运动
有
面积不变时，电路中 无___电流产生
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2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图1-1-2)
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2．合作探究——议一议 (1)为什么许多大物理学家对“磁生电”的探索失败，而法拉第却
能成功呢？ 提示：许多大物理学家如菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等，他 们对磁生电探索失败的原因，可归纳为两条： ①“磁生电”是一种在变化运动的过程中才能出现的动态效 应，大多数物理学家把它看成了静态效应，静等其变，研究思 路不对。 ②科学实验的多次失败和挫折，使大多数物理学家知难而退、 望而却步，而法拉第凭着迎难而上、对科学坚韧不拔的探索精 神、献身精神，十年磨一剑，终成大器。
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1．自主思考——判一判
(1)法拉第不但发现了电流的磁效应，还发现了电磁感应现象。
(×)
(2)磁通量虽然有正、负之分，但磁通量是标量。
(√)
(3)穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流。 (√)
(4)闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流。
(× )
(5)闭合线圈和磁场发生相对运动，不一定能产生感应电流。 (√)
第1节
磁生电的探索
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1．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电 流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关 系的序幕，法拉第历经10年发现磁生电 的原因。
2．感应电流的产生条件有两个，一是电路 闭合，一是磁通量发生变化，二者缺一 不可。
3．磁通量变化有多种：B不变S变、B变S 不变、B与S都变、B与S都不变只是二 者夹角变。
[答案] A
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(1)对于穿过某一平面的双向磁场，Φ表示的是合磁通量 的大小。
(2)注意有相反方向的磁场产生的磁通量的判断，首先要 清楚哪个方向的磁通量大，然后再看它们各自如何变化，进 而判断总磁通量情况。
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1.如图1-1-6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，
实验操作
N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出
S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出
图1-1-2 实验现象 (有无电流)
有 无
有 有 无 有
分析论证
线圈中的磁场_变__化__ 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
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3．模拟法拉第的实验(如图1-1-3)
负，求其代数和。
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[典例] 如图1-1-5所示，a、b是两个同平面、
同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环
平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb ( )
A．Φa＞Φb
B．Φa<Φb
C．Φa＝Φb
D．无法比较
[思路点拨]
条形磁铁磁感线分布特点 → 圆环的合磁通量
图1-1-5
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[解析] 条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是： ①磁铁内外磁感线的条数相同。②磁铁内外磁感线 的方向相反。③磁铁外部磁感线的分布是两端密、 中间疏。两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在 中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通 量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而 Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确。