高中物理选修3-2讲义 详细
新版人教版高中物理选修3-2课时讲义(全册 共204页)
新版人教版高中物理选修3-2课时讲义（全册共204页）目录第四章电磁感应1划时代的发现2探究感应电流的产生条件3楞次定律4法拉第电磁感应定律5电磁感应现象的两类情况6互感和自感7涡流、电磁阻尼和电磁驱动习题课：电磁感应中的电路、电荷量及图象问题习题课：电磁感应中的动力学及能量问题习题课：楞次定律的应用章末检测卷(第四章)章末总结第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电流的影响4变压器5电能的输送习题课：交变电流的产生及描述章末检测卷(第五章)章末总结1划时代的发现2探究感应电流的产生条件[学习目标] 1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化．一、电磁感应的发现[导学探究](1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？答案(1)电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动．(2)电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流．[知识梳理]电流的磁效应及电磁感应现象的发现：(1)丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系．(2)英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应．产生的电流叫做感应电流．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动．()(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象．()(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象．()(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应．()答案(1)×(2)√(3)×(4)×二、磁通量及其变化[导学探究] 如图1所示，闭合导线框架的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B .图1(1)分别求出B ⊥S (图示位置)和B ∥S (线框绕OO ′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量． (2)由图示位置绕OO ′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？ 答案 (1)BS 0 (2)12BS 减少了12BS[知识梳理] 磁通量的定义及公式：(1)定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．(2)公式：Φ＝BS ，其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积．大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无”)．ΔΦ＝Φ2－Φ1.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大．( ) (2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．( ) (3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．( ) (4)利用公式Φ＝BS ，可计算任何磁场中某个面的磁通量．( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× 三、感应电流产生的条件[导学探究] 如图2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．(填“有”或“无”)图2如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)图3如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过．(填“有”或“无”)图4[知识梳理]产生感应电流的条件是：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就会产生感应电流．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．()(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．()(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流．()(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流．()答案(1)×(2)×(3)√(4)×一、磁通量Φ的理解与计算1．匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，Φ＝BS.(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量．如图5甲所示，Φ＝B⊥S＝(B sin θ)·S.也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BS cos θ.图52．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，有效面积S发生变化．如图6(a)所示．(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．图6例1如图7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.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1 cm，10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝．问：图7(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 Wb(2)减少了6.28×10－5 Wb减少了1.256×10－4 Wb解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样．ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10－4 Wb(2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb当转过90°时，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb＝－6.28×10－5 Wb当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.1．磁通量与线圈匝数无关．2．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．针对训练1磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图8所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()图8A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定答案C二、感应电流产生条件的理解及应用1．感应电流产生条件的理解不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化．2．注意区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关．ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系．例2如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是()答案C解析利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流．B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流．C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生．D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为ΦD＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦD也始终为0，D中不可能产生感应电流．针对训练2(多选) 如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是()图9A．开关S闭合的瞬间B．开关S闭合后，电路中电流稳定时C．开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D．开关S断开的瞬间答案ACD例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是()答案A解析在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确．判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”．(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去．1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接．往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案D解析电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B 选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确．C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确．2. 如图10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，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为()图10A．Φa>ΦbB．Φa<ΦbC．Φa＝ΦbD．不能比较答案A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，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a＜S b，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．3．(多选)下图中能产生感应电流的是()答案BD解析根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量发生变化，有感应电流．4．(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是()图11A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．一、选择题(1～6题为单选题，7～10题为多选题)1．许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列表述中正确的是()A．牛顿测出引力常数B．法拉第发现电磁感应现象C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D．奥斯特总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律答案B2．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()答案B解析选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置．选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置．选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场．3. 如图1所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图中箭头所示，另在导线环所在平面画一个圆B，它的一部分面积在A环内，另一部分面积在A环外，则穿过圆B的磁通量()图1A．为0B．垂直纸面向里C．垂直纸面向外D．条件不足，无法判断答案B解析因为通电导线环的磁场中心密集，外部稀疏，所以，穿过圆B的净磁感线为垂直纸面向里．4. 如图2所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r(r＜R)的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图2A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案B解析由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2，故B正确．5. 如图3所示，一矩形线框从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()图3A．一直增加B．一直减少C．先增加后减少D．先增加，再减少到零，然后再增加，然后再减少答案D解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确，故选D.6. 如图4所示，闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流()图4A．使线圈在其平面内平动或转动B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴稍做转动答案D解析线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，由ΔΦ＝B·ΔS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0，则磁通量一定改变，回路中一定有感应电流产生．当线圈在其平面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，即ΔS＝0，因而无感应电流产生，A错；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样ΔS＝0，因而无感应电流产生，B错；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零，回路中仍无感应电流产生，C错；当线圈以bd为轴稍做转动时，线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流．故选D.7．如图5所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下能使电流表指针偏转的是()图5A．将磁铁插入螺线管的过程中B．磁铁放在螺线管中不动时C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D．磁铁静止而将螺线管向上移动答案ACD解析只要是螺线管中的磁通量发生变化，回路中有感应电流，指针便会偏转；只要是螺线管中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转．在磁铁插入、拉出过程中螺线管中的磁通量均发生变化，能产生感应电流，电流表指针偏转．故A、C正确；磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故B错误；由于磁铁静止而螺线管向上移动，螺线管中的磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表指针偏转，故D正确．8．闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是()答案AB解析A图中，图示状态Φ＝0，转至90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故正确答案为A、B.9．如图6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，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能()图6A．v1>v2B．v1<v2C．v1＝v2D．无法确定答案AB10. 如图7所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流的是()图7A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左滑的过程；开关S闭合，滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流．正确选项为A、B、C.二、非选择题11．在研究电磁感应现象的实验中，所用器材如图8所示．它们是①电流表；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)．试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．图8答案连接电路如图所示12．如图9所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？图9(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间．答案(1)有(2)无(3)有(4)有解析(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计有示数．(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数．(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数．3楞次定律[学习目标] 1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．一、楞次定律[导学探究]根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象．图1请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．[知识梳理]楞次定律：(1)内容：感应电流总是具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(2)理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即增反减同．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．()(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．()(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．()答案(1)×(2)√(3)√二、右手定则[导学探究]如图2所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．图2(1)请用楞次定律判断感应电流的方向．(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？根据课本P13右手定则，自己试着做一做．答案(1)感应电流的方向a→d→c→b→a.(2)满足右手定则．[知识梳理]右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向．()(2)所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向．()(3)所有的电磁感应现象，都可以用安培定则判断感应电流方向．()(4)当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向．()答案(1)×(2)√(3)×(4)×一、楞次定律的理解1．因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．2．“阻碍”的含义：(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场．(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同．(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少．注意：从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动．例1关于楞次定律，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
教科版高中物理选修3-2全册课件
实验操作 导体棒静止 导体棒平行 磁感线运动 导体棒切割 磁感线运动
实验现象(有无电流)
分析论证
_无__
_闭__合___ 电 路 的 _一__部__分__
导体在磁场中做
_无__
_切__割__磁__感__线__ 运 动 时 ，
电路中有感应电流产 _有__
生
2.探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(实验图如 图所示)
C [设闭合线框在位置 1 时的磁通量为 Φ1，在位置 2 时的磁通 量为 Φ2，直线电流产生的磁场在位置 1 处比在位置 2 处要强，故 Φ1>Φ2.
将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，磁感线是从闭合线框的同一 面穿过的，所以 ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以 ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从 另一面穿过的方向为负方向)．故正确选项为 C.]
自主预习 探新知
一、电磁感应的发现 1．丹麦物理学家 奥斯特 发现载流导体能使小磁针转动，这种 作用称为电流的磁效应，揭示了电 现象与磁现象之间存在密切联系． 2．英国物理学家 法拉第 发现了电磁感应现象，即“磁生电” 现象，他把这种现象命名为 电磁感应 ．产生的电流叫作 感应电流 ．
二、感应电流产生的条件 1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(实验图如图所 示)
合作探究 攻重难
磁通量的理解与计算
1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时，Φ＝BS. (2)B 与 S 不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为 B 垂直于线圈平面的分量．如 图甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.也可以 Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直于 磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ.
新人教版选修3-2高中物理第6章第3讲实验传感器的应用课件
实验
传感器的应用
要求不发声 “非”门
(1) RT的阻值很大 P、X之间电压较大
(2) RT 阻值 减小
P、X 之间电 压降低
“非” 门输出 高电压
电铃 响起
(3) 若R较大，则RT两端的电压 不太高，外界温度不太高时， 就能使P、X之间电压降到低电 压输入，电铃就能发声．因此R 较大，反应较灵敏．
课堂讲义
课堂讲义
实验
传感器的应用
R1 的阻值使斯密 例2 温度报警器电路如图所示，常温下，调整________ 特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过 减小 ， 蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值________ 斯密特触发器的输入端A电势________ 升高 ，当达到某一值(高电平)时，其 输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声．R1的阻 值不同，则报警温度不同．
课堂讲义
针对训练2 如图所示，是一个火警 报警装置的逻辑电路图．RT是一个 热敏电阻，低温时电阻值很大，高 温时电阻值很小，R是一个阻值较小 的分压电阻． (1)要做到低温时电铃不响，火警时 产生高温，电铃响起，在图中虚线 处应接入怎样的元件？ (2)为什么温度高时电铃会被接通？ (3)为了提高该电路的灵敏度，即报 警温度调得稍低些，R的值应大一些 还是小一些？
实验
传感器的应用
三、自动控制电路的分析与设计 例3 如图所示，某小型电磁继电器，其中L为 含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为 弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线 柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控 制的要求，其工作方式是( ) A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联 B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联 C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联 D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联 电磁继电器 接信号电压
高中物理选修3-2讲义
第一章 电磁感应一、知识点睛1．电磁感应现象 只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生感应电流；如果电路不闭合只会产生感应电动势。
这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，是1831年法拉第发现的。
问题为什么会发生电磁感应？ 2．感应电流的产生条件① 回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化，因此研究磁通量的变化是关键，由磁通量的广义公式中φθ=B S ·sin （θ是B 与S 的夹角）看，磁通量的变化∆φ可由面积的变化∆S 引起；可由磁感应强度B 的变化∆B 引起；可由B 与S 的夹角θ的变化∆θ引起；也可由B 、S 、θ中的两个量的变化，或三个量的同时变化引起。
② 闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势， ③ 产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3．法拉第电磁感应定律① 电磁感应规律：感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定。
ε=BLv ——当长L 的导线，以速度v ，在匀强磁场B 中，垂直切割磁感线，其两端间感应电动势的大小为ε。
如图所示。
设产生的感应电流强度为I ，MN 间电动势为ε，则MN 受向左的安培力F BIL =，要保持MN 以v 匀速向右运动，所施外力F F BIL '==，当行进位移为S 时，外力功W BI L S BILv t ==···。
t 为所用时间。
而在t 时间内，电流做功W I t '=··ε，据能量转化关系，W W '=，则I t BILv t ···ε=。
∴ε=BIv ，M 点电势高，N 点电势低。
此公式使用条件是B I v 、、方向相互垂直，如不垂直，则向垂直方向作投影。
② 公式一 εφ=n t ∆∆/。
注意☆:◆ 该式普遍适用于求平均感应电动势。
◆ ε只与穿过电路的磁通量的变化率∆∆φ/t 有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。
人教版物理选修3-2 第4章第5节 电磁感应现象的两类情况
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则金属棒 ab 接入回路的 bc 部分切割磁感线产生的 感应电动势为： E＝Bv0 bc ＝Bv20ttan30° 在回路 bOc 中，回路总感应电动势具体由导体 bc 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为：E 总 ＝E＝ 3Bv20t/3.
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核心要点突破
一、感生电动势 1．产生机理 如图4－5－1所示，当磁场变化时，产生的感生电 场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存 在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作 用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产 生了感应电动势．
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图4－5－1
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【答案】 E＝ 33Bv20t
【规律总结】 由 E＝Blv 计算导体切割磁感线产 生的动生电动势问题，若 l 不变，当 v 是瞬时速度 时，可求 E 的瞬时值，当 v 是平均速度时，可求平 均感应电动势．若 l 变化，求瞬时值时，需用该时 刻的 l 及 v 代入；而求平均值通常由 E＝nΔΔΦt 求得．
图4－5－2
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2．特点 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的. (2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无 关. 3．方向判定 感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路) 中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.
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即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．某空间出现了如图4－5－3所示的磁场，当磁感 应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是( )
【思路点拨】 回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应 电流的方向是a→b，由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．
高中物理教科版选修3-2课件：2-2描述交流电的物理量
解析：根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周
期为4×10－2 s，所以频率为25 Hz，A错，B对；而ω＝2πf＝50π
rad/s，所以u＝100sin50πt
V，C错；又P＝
U2 R
＝
10202 100
W＝50
W，D对。
02 题型分类指导
No.1 描述交变电流的物理量 例1 [2012·广东高考]某小型发电机产生的交变电动势为e＝ 50sin100πt(V)。对此电动势，下列表述正确的有( ) A．最大值是50 2 V B．频率是100 Hz C．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s
解析：由题图可得其T＝0.8 s，f＝T1＝1.25 Hz，故A对，D 错；又由题图读得Im＝4 A，故B对；因为电流为非正弦式交流 电，故有效值I≠ Im2＝2 2 A，C错。
答案：AB
No.2 交变电流有效值的计算 例 2 如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流 的有效值是( )
A．5 2 C.722 A
②交变电流的平均值是交变电流图象中图线与时间轴所围 的面积跟时间的比值。
(2)计算的方法不同：
①交变电流的有效值要根据电流的热效应进行求解。
②交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短
均有关，其数值需根据法拉第电磁感应定律E＝n
ΔΦ Δt
计算。例
如，对于正弦交变电流，在0～
T 4
时间内
E
＝
2 π
B．2.5 A D．3.5 A
[分析] 解答本题的思路如下：
[解析] 根据交变电流有效值的定义，让题图中的交变电流 和某一恒定电流分别通过同一个电阻，如果在相同时间内电阻产 生的热量相同，则此恒定电流的数值就等于此交变电流的有效 值。设此交变电流的有效值为 I，则任意一个周期内，有 I2RT＝ I21RT2＋I22RT2，代入数据得 I2＝(2 2)2×12＋(322)2×12，解得 I＝2.5 A，选项 B 正确。
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电磁感应
第一节 划时代的发现
自主学习--奥斯特梦圆“电生磁”
（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在 这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？ （2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败 是怎样做的？ （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过 的知识如何解释？ （4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
进一步地思考和探索：
铁芯
铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条 件吗？
1831年11月24日，法拉第向皇家学会提 交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应， 产生的电流叫做感应电流。“磁生电”是一 种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 五种类型可以引起感应电流：变化的电 流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的 磁铁、在磁场中运动的导体。 有规律吗？
问题： “闭合电路的一部分导体切割磁感 线”是不是产生感应电流的必要条 件呢？
若：产生感应电流的必要条件是“闭合电 对运动。 即：磁场和导体相对静止的话，导体 就不切割磁感线，导体中就没有感 应电流产生。
是这样吗？
实验设计：
1、实验目的：使用不切割磁感线的方法产生 感应电流 2、实验器材：电源、电键、电流表、滑动变 阻器、大线圈、小线圈、导线
三品：创造性的思维 为什么以往的实验都失败了？
法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现！
1831年10月28日 法拉第的创新：
圆盘发电机，首先向 人类揭开了机械能转化 为电能的序幕。
法拉第提出了“电场”、“磁场”和“力 线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性， 并预言了光可能是一种电磁振动的传播 。
结论：产生感应电流的原因可能与磁场的 变化有关，与导体是否切割磁感线无关
小结：
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B变、S不变
的
四
种
B和S都变
情
况 B和S大小都不变，
但二者之间的夹角变
例：闭合电路的一部分导 体切割磁感线时 例：线圈与磁体之间发生 相对运动时 注意：此时可由ΔΦ＝Φt －Φ0计算并判断磁通量是 否变化
例：线圈在磁场中转动时
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如图所示，将一个矩形线圈ABCD放入匀强磁场中，
若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产
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1. 2.划时代的发现 探究感应电流的产生条件
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学 基础导学
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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___发现了电流的磁效应． 2．法拉第心系“磁生电” 1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象．
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如图所示，a、b、c三个环水平套在条形磁铁外面，
其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环
位于条形磁铁中部．则穿过三个环的磁通量的大小是( )
A．c环最大，a与b环相同
B．三个环相同
C．b环比c环大
D．a环与c环相同
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解析： 条形磁铁磁场的磁感线分布特点是： (1)外部磁感线两端密，中间疏； (2)磁铁内、外磁感线的条数相等．据以上两点知：a、b、 c三个环中磁场方向都向上．考虑到磁铁外部磁场的不同，a外 部磁场强于b外部磁场，故b环的磁通量大于a环的磁通量，外 部c的磁通量大于b的磁通量，内部磁通量相等，故合磁通量b 大于c.其中a、c两个环所在处磁感线的分布特点不同，所以穿 过两个环的磁通量不一定相同，C正确，A、B、D错． 答案： C
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第四章电磁感应第一节感应电流产生的条件一、知识回顾：磁通量φ1、概念：穿过某一面积的磁感线条数叫做穿过这一面积的磁通量。
2、公式：φ=BS cosθ3、单位：韦伯，简称韦，符号Wb，1Wb=1T.㎡4、磁通量与匝数无关。
Φ≠nBS5、磁通量是标量，但是有正负6、磁通量是净磁通量7、磁通量的变化量是：Δφ=φ2-φ18、改变磁通量的办法：φ=BS cosθ练习1、关于磁通量的说法正确的是（）A 磁通量是一个反映磁场强弱和方向的物理量B 某一面积上的磁通量可表示穿过此面积的磁感线条数C 在磁场中所取得面积越大，该面上磁通量一定越大D 穿过任何封闭曲面的磁通量一定为0练习2、条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图，若圆环为弹性环，其形状由a扩大为b，那么圆环内磁通量变化情况是（）A 增大B 减小C 不变D 无法确定练习3、一磁感应强度为B的匀强磁场方形水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成α角，将abcd绕ad边为轴转过180度角，则穿过线圈平面的刺痛流量的变化量有（）A 0B 2BSC 2BScosαD 2BSsinα练习4、如图，线框面积为S，水平放置，磁感应强度B竖直向上，若将线框沿图示方向以OO’为轴顺时针转动60°，则此时磁通量的大小为，若顺时针转动180°，则磁通量的改变量是。
练习5、矩形线框abcd的边长分别为L1、L2，可绕它的一条对称轴OO’转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO’垂直，初位置时线圈平面与B平行，如图1）初位置时穿过线框的磁通量φ1为多少？2）当线框沿图甲所示方向绕过60°时，磁通量φ2为多少？这一过程中磁通量的变化为多少？3）当线框绕轴沿图示方向由图乙中的位置再转过60°位置时，磁通量φ3为多少？这一过程中Δφ=φ3-φ2为多少？练习6、如图，两直导线中通以相同的电流I ，矩形线圈位于导线之间，将线圈由实线位置移到虚线位置的过程中，穿过线圈的磁通量的变化情况是（）A 向里，逐渐增大B 向外，逐渐减小C 先向里增大，再向外减小D 先向外减小，再向里增大二、探究感应电流的产生条件1、实验：结论：闭合回路的一部分切割磁感线，产生感应电流思考：感应电流产生的条件：1、闭合回路2、磁通量的改变练习7、如图，有一个电子沿一个圆环形导体的直径方向在圆环表面匀速掠过时，圆环中（）A 感应电流时有时无 B 没有感应电流C 有持续的感应电流D 以上说法都不对练习8、在一个专门研究地磁场的实验室的水平桌面上，放置一个边长为L的正方形闭合线圈，线圈的ab边指向南北，如图，下列几种说法正确的是（）A 线圈以速度V向东平东时，线圈中有感应电流B线圈以速度V向南平东时，线圈中有感应电流C 以ab边为轴，将cd边迅速翻转90°的过程中，线圈中有感应电流D以ab边为轴，将cd边迅速翻转180°的过程中，线圈中无感应电流第二节楞次定律一、定义：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
二、公式:E = vBL (v为杆在磁场中移动的速度)三、适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况四、探究感应电流方向总结：从原磁通量的变化看：增反减同从磁体和导体的相对运动看：来拒去留闭合电路面积来看：增缩减扩（有例外）右手定则：磁感线穿过掌心，大拇指指向运动方向，四指指向电流方向E=BLv练习1、通电直导线L和平行导轨在同一平面内，金属棒ab静止在导轨上并与导轨组成闭合回路，ab可沿导轨自由滑动，当通电导线L向左运动时（）A ab棒将向左滑动B ab棒将向右滑动C ab棒保持静止D ab棒的运动方向与通电导线上电流方向有关练习2、A、B两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图a所示的交流电i，则（）A 在t1到t2时间内A、B 两线圈相吸B在t2到t3时间内A、B 两线圈相斥C t1时刻两线圈间作用力为零D t2时刻两线圈间作用力最大练习3、MN 是一根固定的通电长导线，电流方向向上，今将一根金属线框abcd放在导线上，让线圈的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘，当导线中电流突然增大时，线框整体受力情况（）A 向右B 向左C 向上D 零练习4、在线圈的左右两侧分别套上绝缘的金属环a、b，在导体AB 在匀强磁场中下落的瞬间，a、b环将（）A 向线圈靠拢B 向两侧跳开C 一起向左侧运动D 一起向右侧运动练习5、如图所示，乙线圈和甲线圈互相绝缘，乙线圈的一半面积在甲线圈中，甲中电流为逆时针方向，当甲线圈中的电流逐渐减弱时，乙线圈的感应电流（）A 为零B 顺时针方向C 逆时针方向D 无法确定练习6、一条形磁铁原来做自由落体运动，当它通过闭合线圈回路时，其运动情况是（）A 接近线圈和离开线圈时速度都变小B 接近线圈和离开线圈时加速度都小于gC 接近线圈时做减速运动，离开线圈时做加速运动D接近线圈时加速度小于g，离开线圈时加速度大于g练习7、螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时（）A 环A有缩小的趋势B 环A有扩张的趋势C 螺线管B 有缩短的趋势D 螺线管B 有伸长的趋势练习8,、位于截流长直导线附近的两根平行铁轨A和B ，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，若用力使导体EF向右运动，则导体CD将（）A 保持不动B 向右运动C 向左运动D 先向右后向左运动强化1、一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为( )A.逆时针方向逆时针方向B.逆时针方向顺时针方向C.顺时针方向顺时针方向D.顺时针方向逆时针方向强化2、如图所示，在条形磁铁N极附近，将闭合线圈abcd由位置Ⅰ经位置Ⅱ平移至位Ⅲ，线圈中感应电流的方向：（）A．始终沿abcd方向B．始终沿adcb方向C．先沿abcd方向，后沿adbc方向D．先沿adcb方向，后沿abcd方向强化3、在两根平行长直导线M、N中，通入相同方向、相同大小的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向从位置Ⅰ匀速移动到位置Ⅱ的过程中，线框中感应电流的方向为A．沿abcda不变B．沿adcba不变C．由abcda变成adcbaD．由adcba变成abcda强化4、如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕中间竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法正确的是（）A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥，后随磁铁运动C．用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥，环运动方向和磁铁移动方向相同强化5、如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a处于静止状态，在其内部也吊一金属环b处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R的滑片P向左端移动时，a、b两环的运动情况将是（）A．a右摆，b左摆B．a左摆，b右摆C．a右摆，b不动D．a左摆，b不动强化6、如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑的绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是（）A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距变小C．同时向右运动，间距变小D．同时向右运动，间距变大强化7、如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)当磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向是A.一直向左B.一直向右C.先向左，后向右D.先向右，后向左强化8、如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转强化9、地球北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为Ψ1，右方机翼末端处的电势为Ψ2，则（）A. 若飞机从西往东飞，Ψ1比Ψ2高B. 若飞机从东往西飞，Ψ2比Ψ1高C. 若飞机从南往北飞，Ψ1比Ψ2高D. 若飞机从北往南飞，Ψ2比Ψ1高强化10,、如图所示，当金属棒a在处于磁场中的金属轨道上运动时，金属线圈b向左摆动，则金属棒a ( )A．向左匀速运动B．向右减速运动C．向左加速运动D．向右加速运动强化11、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接如图所示，导轨上放入一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面.当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向及所具有的形变趋势（）A.N具有顺时针方向的电流，且具有收缩的趋势B. N具有顺时针方向的电流，且具有扩张的趋势C. N具有逆时针方向的电流，且具有收缩的趋势D. N具有逆时针方向的电流，且具有扩张的趋势。