高二物理磁生电的探索精选文档.ppt

高二物理磁生电的探索本讲稿第一页，共三十二页课标课标定位定位学习目标：学习目标：1.了解电磁感应现象这一划时代发现的曲折了解电磁感应现象这一划时代发现的曲折历程历程2理解磁通量并学会磁通量变化的计算理解磁通量并学会磁通量变化的计算3知道什么是电磁感应现象，掌握产生感应电流的条知道什么是电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件件4体验由实验体验由实验“发现发现”规律的乐趣，养成探究物理规律的规律的乐趣，养成探究物理规律的良好习惯良好习惯重点难点：感应电流产生的条件重点难点：感应电流产生的条件本讲稿第二页，共三十二页 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第1 1节节课前自主学案课前自主学案本讲稿第三页，共三十二页课前自主学案课前自主学案一、电磁感应的探索历程一、电磁感应的探索历程1“电生磁电生磁”：1820年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家_发现了发现了电流的磁效应电流的磁效应2“磁生电磁生电”：1831年，英国物理学家年，英国物理学家_发现了发现了电磁感应现象电磁感应现象二、科学探究二、科学探究感应电流产生的条件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电流探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(图图111)奥斯特奥斯特法拉第法拉第本讲稿第四页，共三十二页实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)分析论证分析论证导体棒静止导体棒静止无无闭合电路包围的面积闭合电路包围的面积_时，电路中有电时，电路中有电流产生；包围的面积流产生；包围的面积_时，电路中无电时，电路中无电流产生流产生导体棒平行磁导体棒平行磁感线运动感线运动无无导体棒切割磁导体棒切割磁感线运动感线运动有有变化变化图图111不变不变本讲稿第五页，共三十二页2探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(图图112)图图112本讲稿第六页，共三十二页实验操作实验操作实验现实验现象象(有有无电流无电流)分析论证分析论证N N极插入线圈极插入线圈有有线圈中的磁场线圈中的磁场_时，线圈中有感应电时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场流；线圈中的磁场_时，线圈中无时，线圈中无感应电流感应电流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变化变化不不变变本讲稿第七页，共三十二页3模拟法拉第的实验模拟法拉第的实验(图图113)图图113本讲稿第八页，共三十二页实验操作实验操作实验现实验现象象(线圈线圈B B中有无中有无电流电流)分析论证分析论证开关闭合瞬间开关闭合瞬间有有线圈线圈B B中磁场中磁场_时，线圈时，线圈B B中有感应电流；中有感应电流；磁场磁场_时，线时，线圈圈B B中无感应电流中无感应电流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变变化化不不变变本讲稿第九页，共三十二页思考感悟：思考感悟：闭合回路中有磁场就一定有感应电流吗？闭合回路中有磁场就一定有感应电流吗？提示：提示：不一定要看磁通量是否发生变化不一定要看磁通量是否发生变化本讲稿第十页，共三十二页核心要点突破核心要点突破一、正确理解磁通量的变化一、正确理解磁通量的变化1对磁通量的认识对磁通量的认识(1)B与与S垂直时垂直时(匀强磁场中匀强磁场中)：BS.B指匀强磁场指匀强磁场的磁感应强度，的磁感应强度，S为线圈的面积为线圈的面积(2)B与与S不垂直时不垂直时(匀强磁场中匀强磁场中)BS.S为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将在应用时可将S分解到与分解到与B垂直的方向上，如图垂直的方向上，如图114所示所示BSsin.本讲稿第十一页，共三十二页图图114(3)某面积内有相反方向的磁场时某面积内有相反方向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，求其代数和向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和本讲稿第十二页，共三十二页2磁通量变化的几种形式磁通量变化的几种形式磁通量的变化一般有四种情形：磁通量的变化一般有四种情形：(1)B不变，不变，S变化，则变化，则BS如图如图115甲所示，闭合回路的一部分导体做切割甲所示，闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，闭合回路面积发生变化，引起磁通量变磁感线运动，闭合回路面积发生变化，引起磁通量变化化(2)B变化，变化，S不变，则不变，则BS如图如图115乙所示，由于磁铁插入或拔出线圈，乙所示，由于磁铁插入或拔出线圈，使线圈所处的磁场发生变化，引起磁通量变化使线圈所处的磁场发生变化，引起磁通量变化本讲稿第十三页，共三十二页(3)B变化，变化，S也变化，则也变化，则B2S2B1S1如图如图115丙所示，设回路面积从丙所示，设回路面积从S18 m2变到变到S218 m2，磁感应强度，磁感应强度B同时从同时从B10.1 T变到变到B20.8 T，则回路中磁通量的变化为，则回路中磁通量的变化为21B2S2B1S113.6 Wb.若按若按BS(0.80.1)(188)Wb7 Wb计算就错了计算就错了(4)B不变，不变，S不变，不变，变化，则变化，则BS(sin 2sin 1)如图如图115丁所示，闭合线圈丁所示，闭合线圈abcd在匀强磁场中绕在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴垂直于磁场方向的转轴OO转动，转动，B不变，不变，S不变，不变，但但B和和S的夹角的夹角发生变化，引起穿过线圈的磁通量发生变化，引起穿过线圈的磁通量变化变化本讲稿第十四页，共三十二页图图115本讲稿第十五页，共三十二页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.一磁感应强度为一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积的匀强磁场方向水平向右，一面积为为S的矩形线圈的矩形线圈abcd如图如图116所示放置，平面所示放置，平面abcd与竖直方向成与竖直方向成角将角将abcd绕绕ad轴转轴转180角，则穿过角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是线圈平面的磁通量的变化量是()图图116A0 B2BSC2BScos D2BSsin本讲稿第十六页，共三十二页解析：解析：选选C.开始时穿过线圈平面的磁通量为开始时穿过线圈平面的磁通量为1BScos.则后来穿过线圈平面的磁通量为则后来穿过线圈平面的磁通量为2BScos.则磁通量的变化量为则磁通量的变化量为|21|2BScos.本讲稿第十七页，共三十二页二、判断是否产生感应电流的方法二、判断是否产生感应电流的方法1感应电流产生的条件感应电流产生的条件(1)电路闭合电路闭合(2)穿过电路的磁通量发生变化穿过电路的磁通量发生变化2判断的基本方法判断的基本方法(1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论如看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论如何也不会产生感应电流何也不会产生感应电流.(2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角回路平面是垂直、平行或成某一夹角.(3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化，若变化看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化，若变化则产生感应电流，否则不产生感应电流则产生感应电流，否则不产生感应电流.本讲稿第十八页，共三十二页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.(2011年山东潍坊高二质检年山东潍坊高二质检)如图如图117所示，所示，A、B两回路中各有一开关两回路中各有一开关S1、S2，且回路，且回路A中接有电源，回中接有电源，回路路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果中可中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果中可能的是能的是()图图117本讲稿第十九页，共三十二页A先闭合先闭合S2，后闭合，后闭合S1的瞬间，电流计指针不偏的瞬间，电流计指针不偏转转BS1、S2闭合后，在断开闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏的瞬间，电流计指针偏转转C先闭合先闭合S1，后闭合，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转的瞬间，电流计指针偏转DS1、S2闭合后，在断开闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏的瞬间，电流计指针偏转转本讲稿第二十页，共三十二页解解析析：选选D.回回路路A中中有有电电源源，当当S1闭闭合合后后，回回路路中中有有电电流流，在在回回路路的的周周围围产产生生磁磁场场，回回路路B中中有有磁磁通通量量，在在S1闭闭合合或或断断开开的的瞬瞬间间，回回路路A中中的的电电流流从从无无到到有有或或从从有有到到无无，电电流流周周围围的的磁磁场场发发生生变变化化，从从而而使使穿穿过过回回路路B的的磁磁通通量量发发生生变变化化，产产生生感感应应电电动动势势，此此时时若若S2是是闭闭合合的的，则则回回路路B中中有有感感应应电流，电流计指针偏转，电流，电流计指针偏转，D正确正确本讲稿第二十一页，共三十二页课堂互动讲练课堂互动讲练磁通量的变化及计算磁通量的变化及计算 如图如图118所示，有一个所示，有一个100匝的线圈，其形匝的线圈，其形状是边长为状是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强度为的正方形，放在磁感应强度为B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形个线圈的形状由正方形改变成圆形(周长不变周长不变)，在这一，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？例例例例1 1本讲稿第二十二页，共三十二页图图118【精讲精析精讲精析】线圈形状为正方形时的面积：线圈形状为正方形时的面积：S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.穿过线圈的磁通量：穿过线圈的磁通量：1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb.形状为圆形时，其半径形状为圆形时，其半径r4L/(2)2L/.面积大小面积大小S2(2L/)24/(25)m2.本讲稿第二十三页，共三十二页穿过线圈的磁通量：穿过线圈的磁通量：2BS20.504/(25)Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的变化量：所以，磁通量的变化量：21(2.552.0)102Wb5.5103 Wb.【答案答案】5.5103 Wb本讲稿第二十四页，共三十二页【规律总结规律总结】磁通量磁通量BS的计算有几点要注的计算有几点要注意：意：(1)S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积；效面积；(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式也不受线圈匝数的影响所以，直接用公式求求 、时，不必去考虑线圈匝数时，不必去考虑线圈匝数n.本讲稿第二十五页，共三十二页产生感应电流条件的应用产生感应电流条件的应用例例例例2 2 (2011年武汉模拟年武汉模拟)如图如图119所示，开始时矩形线所示，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，下列办法中场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中 可行可行的是的是()图图119本讲稿第二十六页，共三十二页A将线框向左拉出磁场将线框向左拉出磁场B以以ab边为轴转动边为轴转动(小于小于90)C以以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60)D以以bc边为轴转动边为轴转动(小于小于60)【思路点拨思路点拨】根据磁场的分布情况，分析各项中是根据磁场的分布情况，分析各项中是否有磁通量的变化否有磁通量的变化本讲稿第二十七页，共三十二页【自主解答自主解答】当线框向左拉出磁场时，线框的当线框向左拉出磁场时，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故磁通量减小，有感应电流产生，故A可行以可行以ab边为轴转动边为轴转动(小于小于90)线框的磁通量减小也有感线框的磁通量减小也有感应电流产生，故应电流产生，故B可行当以可行当以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60)，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故C可行当以可行当以bc边为轴转动边为轴转动(小于小于60)，线框的磁通，线框的磁通量有效面积不变，故磁通量不变，无感应电流产生，量有效面积不变，故磁通量不变，无感应电流产生，故故D项不可行项不可行【答案答案】D本讲稿第二十八页，共三十二页变式训练变式训练在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向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与导轨平面垂直，导轨上有两条可沿导轨自由移动的导电棒动的导电棒ab、cd，这两个导电棒，这两个导电棒ab、cd的运动的运动速度分别为速度分别为v1、v2，如图，如图1110所示，所示，ab棒上有棒上有电流通过，则一定有电流通过，则一定有()图图1110本讲稿第二十九页，共三十二页Av1v2 Bv1v2与与v1v2两种可能，所以只有两种可能，所以只有C正确正确本讲稿第三十页，共三十二页知能优化训练知能优化训练本讲稿第三十一页，共三十二页本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用本讲稿第三十二页，共三十二页