电磁感应现象的探究.ppt
复习磁通量复习磁通量2 2、定义：面积为、定义：面积为S S，垂直匀强磁场，垂直匀强磁场B B放置，则放置，则B B与与S S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用表示。表示。 1 1文字叙述：穿过磁场某一面积的磁感线文字叙述：穿过磁场某一面积的磁感线条数，叫做穿过该面积的磁通量条数，叫做穿过该面积的磁通量韦伯（韦伯（WbWb） 1Wb=1Tm2 4 说明：说明：(1)(1)磁通量就是表示穿过这个面的净磁感线条数。磁通量就是表示穿过这个面的净磁感线条数。(2)(2)磁通量与线圈的匝数无关。磁通量与线圈的匝数无关。 3 单位单位, 为平为平面与垂直磁场方向面与垂直磁场方向平面的夹角。若平面的夹角。若为平面与磁场方向为平面与磁场方向的夹角，表达式又的夹角，表达式又如何？如何？ 公式：公式：=BS 注：要求注：要求B与面积与面积S要垂直。要垂直。=BS sin=BS sin（为平面与磁场方向的夹角为平面与磁场方向的夹角( (为平面与垂直磁场方向的夹角为平面与垂直磁场方向的夹角 ) )不垂直时：不垂直时：5.5.引起磁通量变化的因素：引起磁通量变化的因素：=BS cos=BS cos(1(1）B B发生变化；发生变化；（2 2）S S发生变化；发生变化；（3 3）B B与与S S的夹角发生变化。的夹角发生变化。(3)(3)磁通量有大小，有正负，但磁通量磁通量有大小，有正负，但磁通量 是一个标量，遵从代数运算法则是一个标量，遵从代数运算法则dbcaB生生一、电磁感应的探索历程一、电磁感应的探索历程菲菲涅涅耳耳亨亨利利安安培培科拉顿科拉顿 菲涅耳（菲涅耳（A.J.FresnelA.J.Fresnel，1788178818271827，法国物理学家），法国物理学家）的贡献：在奥斯特公布他的发的贡献：在奥斯特公布他的发现不久，菲涅耳就宣称他把磁现不久，菲涅耳就宣称他把磁铁放在螺旋线圈里，能够成功铁放在螺旋线圈里，能够成功地由磁产生出电。但是当其他地由磁产生出电。但是当其他科学家按照这样做时，却没能科学家按照这样做时，却没能产生出电，但是菲涅耳的这一产生出电，但是菲涅耳的这一发现却启发了安培于发现却启发了安培于18211821年着年着手于这一方面的探索。手于这一方面的探索。 安培（安培（A.M.Ampere,1775A.M.Ampere,177518361836），法国学家安培设计了这样），法国学家安培设计了这样一个实验：他将一个多匝线圈固定一个实验：他将一个多匝线圈固定在竖直平面上，在这个线圈的内部在竖直平面上，在这个线圈的内部的同一竖直平面悬挂一个可以转动的同一竖直平面悬挂一个可以转动的闭合线圈。他设想，当固定线圈的闭合线圈。他设想，当固定线圈中通以强电流时，悬挂的闭合线圈中通以强电流时，悬挂的闭合线圈中也会产生某种电流而出现磁性；中也会产生某种电流而出现磁性；这时如果用一个强磁铁接近它，就这时如果用一个强磁铁接近它，就会使中间的可动线圈转动起来。由会使中间的可动线圈转动起来。由于他只是在稳态情况下进行实验，于他只是在稳态情况下进行实验，所以未能探测到这种现象。所以未能探测到这种现象。 科拉顿（科拉顿（D.ColladenD.Colladen，1802180218921892）：瑞士物理学家）：瑞士物理学家科拉顿将一块磁铁在线圈中移科拉顿将一块磁铁在线圈中移动，试图在螺线管中产生出电动，试图在螺线管中产生出电流。为避免磁铁对电流计的指流。为避免磁铁对电流计的指针产生影响，他用一根很长的针产生影响，他用一根很长的导线把螺线管和电流计连接起导线把螺线管和电流计连接起来，并把电流计放在隔壁的房来，并把电流计放在隔壁的房间里。实验时，他将磁铁分别间里。实验时，他将磁铁分别插入和拔出螺线管，然后再跑插入和拔出螺线管，然后再跑到隔壁房间观察电流计的摆动到隔壁房间观察电流计的摆动情况。但不管他跑的多快，始情况。但不管他跑的多快，始终没有看到电流计的偏转。终没有看到电流计的偏转。 亨利（亨利（J.Henry , 1797J.Henry , 179718781878）美国科学家亨利于美国科学家亨利于18301830年暑期，在研年暑期，在研究绕有不同长度导线的电磁铁所产生究绕有不同长度导线的电磁铁所产生的磁力大小时，把一个线圈与电流计的磁力大小时，把一个线圈与电流计相连，当线圈放在蹄形电磁铁的两极相连，当线圈放在蹄形电磁铁的两极之间，当他给电磁铁通电时，电流计之间，当他给电磁铁通电时，电流计指针出现了摆动，断开电源时，电流指针出现了摆动，断开电源时，电流计指针向相反方向摆动。由于新学期计指针向相反方向摆动。由于新学期开学，他不得不停止了这一研究，因开学，他不得不停止了这一研究，因而错过了发表这一成果的时机，被誉而错过了发表这一成果的时机，被誉为离发现为离发现“磁生电磁生电”现象只有一步之现象只有一步之遥的人。遥的人。 法拉第（法拉第（M.Farad 1791M.Farad 179118671867）英国物理）英国物理学家法拉第自学家法拉第自18211821年就开始了磁生电的研究，年就开始了磁生电的研究，他用强磁铁靠近闭合线圈，想在闭合线圈中产他用强磁铁靠近闭合线圈，想在闭合线圈中产生出电流，均遭到失败，但他毫不气馁，仍然生出电流，均遭到失败，但他毫不气馁，仍然坚定地进行各种实验，经过无数次的试验，终坚定地进行各种实验，经过无数次的试验，终于于于于18311831年发现了磁生电的现象。年发现了磁生电的现象。 (1)(1)电源电源(2)(2)导线和开关导线和开关(3)(3)小磁针小磁针产生电流；产生电流；检验磁场的产生检验磁场的产生电生磁电生磁产生磁场产生磁场形成闭合电路形成闭合电路检验电流的产生检验电流的产生逆向思维逆向思维磁铁磁铁导线和开关导线和开关灵敏电流计灵敏电流计形成闭合电路；形成闭合电路；G+ + N S平行运动平行运动切割运动切割运动实验操作实验操作电流表指针（是否偏转）电流表指针（是否偏转）实验现象（有无电流）实验现象（有无电流）导体棒静止导体棒静止导体棒平行磁感线运动导体棒平行磁感线运动导体棒切割磁感线运动导体棒切割磁感线运动G+ +NN极插入极插入NN极抽出极抽出S S极插入极插入S S极抽出极抽出SNSN实验操作实验操作电流表指针电流表指针（是否偏转）（是否偏转）实验现象（有无电流）实验现象（有无电流）N极插入线圈极插入线圈N极停在线圈中极停在线圈中N极从线圈中抽出极从线圈中抽出S极插入线圈极插入线圈S极停在线圈中极停在线圈中S极从线圈中抽出极从线圈中抽出G+ +-实验操作实验操作电流表指针电流表指针(是否偏转）是否偏转）实验现象实验现象（线圈（线圈B中有无电流）中有无电流）开关闭合瞬间开关闭合瞬间开关断开瞬间开关断开瞬间开关保持闭合，滑动变开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动阻器滑片不动开关保持闭合，迅速移开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片动滑动变阻器的滑片开关闭合开关闭合瞬间瞬间开关断开开关断开瞬间瞬间开关闭合，开关闭合，迅速移动迅速移动滑片滑片复原再做复原再做探究电磁感应的产生条件探究电磁感应的产生条件 通过以上几个产生感应电流的实验，我们能否寻通过以上几个产生感应电流的实验，我们能否寻找它们之间的共同之处，并从本质上概括出产生感应找它们之间的共同之处，并从本质上概括出产生感应电流的条件电流的条件? 通过以上几个实验我们发现可以利用磁通过以上几个实验我们发现可以利用磁场产生电流。利用磁场产生电流的现象叫电场产生电流。利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流磁感应现象，产生的电流叫感应电流。分析论证分析论证实验操作实验操作有无电流有无电流闭合电路包围的面积闭合电路包围的面积在在磁场中磁场中（是否变化）（是否变化）磁通量（是否变化）磁通量（是否变化）导体棒静止导体棒静止无无导体棒平行磁感导体棒平行磁感线运动线运动无无导体棒切割磁感导体棒切割磁感线运动线运动有有实验操作实验操作有无电流有无电流磁场磁场( (是否变化）是否变化）磁通量（是否变化）磁通量（是否变化）N N极插入线圈极插入线圈有有N N极停在线圈中极停在线圈中无无N N极从线圈中抽出极从线圈中抽出有有S S极插入线圈极插入线圈有有S S极停在线圈中极停在线圈中无无S S极从线圈中抽出极从线圈中抽出有有分析论证分析论证分析论证分析论证实验操作实验操作有无电流有无电流磁场（是否变化磁场（是否变化) )磁通量（是否变化）磁通量（是否变化）开关闭合瞬间开关闭合瞬间有有开关断开瞬间开关断开瞬间有有开关保持闭合，滑开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动动变阻器滑片不动无无开关保持闭合，迅开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器速移动滑动变阻器的滑片的滑片有有感应电流产生的条件感应电流产生的条件：穿过电路的穿过电路的磁通量发生磁通量发生变变化化.电路要闭合电路要闭合;实验一、导体切割磁感线实验一、导体切割磁感线实质：改变了闭合电路在磁实质：改变了闭合电路在磁场中的面积场中的面积实验二、磁铁插入或拔出实验二、磁铁插入或拔出实质：改变了闭合电路中磁场的强弱实质：改变了闭合电路中磁场的强弱实验三、开关闭合或断开，滑动变阻器实验三、开关闭合或断开，滑动变阻器滑动滑动实质：改变了闭合电路中磁场的强弱实质：改变了闭合电路中磁场的强弱一、试判断下述说法的正确性：一、试判断下述说法的正确性：1 1当线圈中的磁通量发生变化时，一定有感应电当线圈中的磁通量发生变化时，一定有感应电流产生。流产生。( )( )2 2当线圈中的磁通量很大时，就有感应电流。当线圈中的磁通量很大时，就有感应电流。 ( )( )3 3线圈中没有感应电流，是因为线圈中没有磁场线圈中没有感应电流，是因为线圈中没有磁场( )( )4 4当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就有感应电流产生。有感应电流产生。 ( )( )二、矩形线圈二、矩形线圈ABCDABCD位于通电长直导线附近，线圈与导位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I I逐渐增逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？（注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；（注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。）离长直导线越远，它的磁场越弱。）闭合回路的部分导体在磁场闭合回路的部分导体在磁场中中做切割磁做切割磁感线运动时就一定有感应电流吗？感线运动时就一定有感应电流吗？思考 3 3、一个、一个200200匝、面积为匝、面积为20 cm20 cm2 2的线圈放在的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成磁场中，磁场的方向与线圈平面成3030角，若角，若磁感应强度在磁感应强度在0.05 s0.05 s内由内由0.1 T0.1 T增加到增加到0.5 T0.5 T，在此过程中磁通量变化了多少？在此过程中磁通量变化了多少？解析：当磁场为解析：当磁场为0.1 T0.1 T时的磁通量为：时的磁通量为：1 1B B1 1S Ssinsin当磁场为当磁场为0.5 T0.5 T时的磁通量为：时的磁通量为：2 2B B2 2S Ssinsin在此过程中磁通量的变化为：在此过程中磁通量的变化为：2 21 1( (B B2 2B B1 1) )S Ssinsin(0.5(0.50.1)0.1)202010104 4sin30sin30WbWb4 410104 4 Wb. Wb.答案：答案：4 410104 4 Wb Wb
