1.1电磁感应——划时代的发现 学案（2020年沪科版高中物理选修3-2）

《1.1电磁感应——划时代的发现 学案（2020年沪科版高中物理选修3-2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1.1电磁感应——划时代的发现 学案（2020年沪科版高中物理选修3-2）（9页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、1.1电磁感应划时代的发现学科素养与目标要求物理观念：能够从分析归纳感应电流产生条件的过程中，加深对磁通量的概念及其变化的理解，形成“磁生电”的认识.科学探究：1.了解探究感应电流产生条件的实验方法.2.经历探究过程，综合信息得出感应电流产生的条件.科学思维：从有序设计的系列递进实验，用归纳思想得出产生感应电流的一般性条件，并会判断分析具体实例.科学态度与责任：了解人类探究电磁感应现象的过程，体会并培养探究自然规律的科学态度和科学精神.一、划时代的发现传统的英格兰科学研究方法中有一种叫做对称思维的方法.在奥斯特发现电流磁效应之后，学术界提出了什么新课题？答案根据对称思维的方法，学术界开始了对“

2、把磁转变为电”的研究.要点总结1.新课题的提出：奥斯特发现了电流的磁效应，即“电能转化为磁”.根据对称思维的方法，法拉第在1822年提出了自己的新课题：“把磁转变为电”.2.深入探究得真谛：法拉第把这种由磁得到电的现象叫做电磁感应现象.产生的电流叫做感应电流.他把引起电流的原因概括为：变化的电流、变化的磁场、运动的磁铁、在磁场中运动的导体等.二、磁通量及其变化如图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BS(图示位置)和BS(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

3、了多少？(3)由图示位置绕OO转过180的过程中，穿过框架平面的磁通量变化了多少？答案(1)BS0(2)BS减少了BS(3)2BS要点总结1.磁通量(1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为.在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数.图2(2)公式：BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积.所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为时，磁通量BSsin ，如图2所示.(3)单位：韦伯，简称韦，符号是Wb.(4)注意：磁通量是标量，但有正、负之分.一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“

4、”.磁通量与线圈的匝数无关(填“有关”或“无关”).2.磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，BS.(2)当B变化，S不变时，BS.(3)B和S同时变化，则21，但此时BS.特别提醒：计算穿过某平面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量1BS，当平面转过180后，磁通量2BS，磁通量的变化量2BS.例1如图3所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆形线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r,10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为，1匝.图3(1)在磁感应强度B减为的过程中，线

5、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(2)减少了Br2减少了Br2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.(B)r2即A、B线圈中的磁通量都减少了(2)对线圈C，1Br2Br2当磁场转过90时，20，故121Br2当转过180时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取1为正，则3为负，有3Br2，故231Br2.例2磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图4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，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置

6、2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为1和2，则()图4A.12 B.12C.12.将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以1|21|12；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以2|(2)1|12(以原来磁感线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.三、感应电流的产生条件1.实验1：如图5所示，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.(选填“有”或“无”)图52.实验2：如图6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

7、感线运动时，线路中无电流产生(选填“有”或“无”).图63.实验3：如图7所示，将小螺线管A插入大螺线管B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，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(选填“有”或“无”).图74.上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件.实验1闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变共同原因：闭合电路中磁通量发生变化实验2闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S变化实验3闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积

8、S不变总结实验1是磁体即磁场运动改变磁通量；实验2是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“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感应电流”.要点总结1.产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.2.例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不是切割.如图8所示，甲、乙两图中，导体“切割磁感线”，而图丙中，导体没有切割磁感线.图8(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

9、运动，如图丁.此时利用磁通量是否变化来分析较简单.例3(多选)下图中能产生感应电流的是()答案BD解析A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流.学科素养例3通过分析四种情况是否有感应电流产生，加深了学生对磁通量概念和磁通量变化的理解，使学生熟练掌握感应电流产生的两个条件：(1)电路闭合；(2)磁通量发生变化.通过这样的训练锻炼了学生的归纳思维能力，较好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.针对训练(多选)如图9所示装置，在下列

10、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，滑动变阻器滑片滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间答案ACD1.(电磁感应现象的发现与认识)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，一段时间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

11、线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案D解析同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，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，会引起穿过另一线圈的闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确.2.(对磁通量的理解)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a、b的大小关系为()图10A.abB.abC.abD.不能比较答案A解析条形磁铁磁场的

12、磁感线的分布特点是：磁铁内、外磁感线的条数相同；磁铁内、外磁感线的方向相反；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，通过圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量进出，由于两圆环面积SaSb，两圆环的进相同，而出ab，故A正确.3.(产生感应电流的判断)(多选)如图所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D向上平动(D线圈有个缺口).则线圈中能产生感应电流的是()答案BC解析在通电长直导线的磁场中，四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的，离导线越远，磁场就越弱.A向右平

13、动，穿过线圈的磁通量没有变化，故A线圈中没有产生感应电流；B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流；C绕轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，必产生感应电流；D向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈不闭合，因此无感应电流.4.(产生感应电流的条件)(2018上海鲁迅中学高二上期末)图11为“研究感应电流产生的条件”的实验电路图.图11(1)请在图中连线，把实验装置连接完整.(2)开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在 (选填“a”或“b”)端.(3)闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法： ； ； .答案(1)见解析图(2)a(3)断开开关插入或拔出线圈A移动滑动变阻器的滑片解析(1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将灵敏电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示.(2)由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流式接法，为保护电路应该使接入电路的电阻最大，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于a端.(3)开关S闭合后还有多种方法能使线圈B中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、线圈A在线圈B中插入或拔出、断开开关等.