第六讲磁通量电磁感应现象教案中学教育高中教育_中学教育-高中教育.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 第六讲 电磁感应现象（一）一、知识目标 1、学会磁通量的计算 2、知道产生感应电流的条件 3、判断感应电流的方向 二、重点难点 1、楞次定律 考点一 磁通量 知识解释 一、磁通量 1概念：穿过某一面积的 磁感线条数 2磁通量的计算(1)公式：BS .(2)适用条件：匀强磁场；S 是垂直磁场并在磁场中的 有效面积(3)单位：韦伯(Wb)，1Wb1 T m2 1.对磁通量的理解(1)B S 的含义：BS 只适用于磁感应强度 B 与面积 S 垂直的情况当 B 与 S 平面间的夹角为 时，则有 BSsin .可理解为 B(Ssin )，即 等于 B 与 S 在垂直于 B 方向上投影

2、面积的乘积也可理解为 (Bsin )S，即 等于 B 在垂直于 S 方向上的分量与 S 的乘积如图(1)所示(2)面积 S 的含义：S 不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积 如图(2)所示，S 应为线圈面积的一半(3)多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小 (4)合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量 2磁通量的变化 磁通量可以用穿过

3、某一面积的磁感线条数来形象地定性描述，也可以用公式 BSsin(为 B 与S 面的夹角)进行定量的计算在分析磁通量是否发生变化时，两种描述是统一的，不能有矛盾的结果出现例如：(1)线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的，如图，当线圈面积由 S1变为 S2时，磁通量并没有变化 (2)当磁场范围一定时，线圈面 积发生变化，磁通量也可能不变，如图所示，在空间有磁感线穿过线圈 S，S 外没有磁场，如增大 S，则 不变 3磁通量改变的方式：(1)线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是 S 不变而相当于 B 发生变化；学习必备 欢迎下载(2)线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强

4、度是时间的函数；(3)线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是 B 不变而 S 增大或减小；(4)线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子 例题精讲 例 1如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过 ）A增大 B减小 C不变 D无法确定如何变化 例 2如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与水平面的夹角为 30，图中水平位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(如图中虚线位置)则此过程中磁通量的改变量为()A.312B

5、S BBS C.312BS D2BS 考点二 产生感应电流的条件 知识解释 实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线 在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图 4.2-1 所示。实验：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表 1 中。如图所示。记录现象。表 1 方向二重点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情况的分量与的乘积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而

6、是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与面的夹角进学习必备 欢迎下载 还有哪些情况可以产生感应电流呢？（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出 实验：如图 4.2-2 所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表 2 中。观察实验结果，

7、得出结论。表 2 磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向 N 极插入线圈 右 S 极插入线圈 左 N 极停在线圈中 没偏转 S 极停在线圈中 没偏转 N 极从线圈中抽出 左 S 极从线圈中抽出 右 结论：导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向 向右平动 左 向后平动 没偏转 向左平动 右 向上平动 没偏转 向前平动 没偏转 向下平动 没偏转 结论：方向二重点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情况的分量与的乘

8、积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与面的夹角进学习必备 欢迎下载（3）模拟法拉第的实验 实验：如图 4.2-3所示。线圈 A 通过变阻器和开关连接到电源上，线圈 B 的两端与电流表连接，把线圈 A 装在线圈 B的里面。观察实验结果，得出结论。表 3 分析

9、论证 演示实验 1 中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。演示实验 2 中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图 4.2-4）演示实验 3 中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈 A 中电流变化，导致线圈 B 内磁场发生变操作 现象 开关闭合瞬间 指针偏转 开关断开瞬间 指针偏转 开关闭合时，滑动变阻器不动 指针不偏转 开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 指针偏转 结论：方向二重

10、点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情况的分量与的乘积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与面的夹角进学

11、习必备 欢迎下载 化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈 A 中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图 4.2-5）得出结论 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磁通量发生变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做 切割磁感线运动运动，即线圈面积 S发生变化导致变化(2)线圈在磁场中 转动导致变化(3)磁感应强度 变化(随时间、位置变化)导致变化 如磁体对线圈发生相对运动 3产生感应电动势的条件(1)无论电路是否闭合，只要穿过电路平面的 磁通量 发生变化，电路中就有 感应电动势 ，产生 感应电动势 的那部分导体就相当于电源(2)电磁感应现象的实质就是

12、产生感应电动势如果电路闭合，就有感应电流如果电路不闭合，就只有感应电动势而无感应电流 例题精讲 例 3 ）A只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流 B只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流 C若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流 D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应 电流 例 4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（）A保持电流不变，使导线环上下移动 B保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小 C保持

13、电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动 D保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动 考点三 判断感应电流的方向 知识解释 1右手定则 伸开右手，让大拇指跟其余四指 垂直，并且都跟手掌在同一 平面内 ，让磁感线垂直穿过掌心，大拇指指向 导体的运动 方向，其余四指所指的方向，就是 感应电流的方向 2楞次定律(1)内容：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 方向二重点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情

14、况的分量与的乘积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与面的夹角进学习必备 欢迎下载 2)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤：明确穿过闭合电路的原磁场 方向 ；明确穿过闭合电路的磁通量 是增是减 ；根据楞次定律确定感应电流的 磁场方向 (增反减同)；利用安培定

15、则判定 感应电流方向 和老师一起填写表格：操 作 方 法 填 写 内 容 N S 插入 抽出 插入 抽出 原磁场方向 原来磁场的磁通量变化 感应磁场的方向 原磁场与感应磁场方向的关系 感应电流的方向（螺线管上）例题精讲 例题 1如图所示，一闭合金属线圈用绝缘细线悬挂，当一条形磁铁从左端向其靠近时，试判断线圈中感应电流的方向。（从左向右看）例 2如图所示，在磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为 m、阻值为 R 的闭合矩形金属线框 abcd用绝缘轻质细杆悬挂在 O点，并可绕 O点摆动金属 线框从右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一

16、平面，且垂直纸面则线框中感应电流的方向是()Aabcda Bdcbad C先是 dcbad，后是 abcda D先是 abcda，后是 dcbad 楞次定律中“阻碍”的含义 方向二重点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情况的分量与的乘积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定

17、某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与面的夹角进学习必备 欢迎下载 2楞次定律的推广 对楞次定律中“阻碍”含义的推广：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”；(2)阻碍相对运动“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”课堂练习 1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（）A磁感应强度越大的地方，磁通量越大 B穿过某线圈的磁通量为零时，由B=S可知磁

18、通密度为零 C磁通密度越大，磁感应强度越大 D磁感应强度在数值上等于 1 m2的面积上穿过的最大磁通量 2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（）AWb/m2 BN/Am Ckg/As2 Dkg/Cm 3根据楞次定律知感应电流的磁场一定是 （）A.阻碍引起感应电流的磁通量 B.与引起感应电流的磁场反向 C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D.与引起感应电流的磁场方向相同 4如图所示，金属框架水平放置，匀强磁场方向与框架平面垂直向下，金属棒框架接触良好并沿框架向右运动，请判断金属棒感应电流方向。5.某磁场的磁感应线如图所示，有一铜线圈从图中的上方 A处落到 B处，则在下落的过程中，从

19、上向方向二重点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情况的分量与的乘积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与

20、面的夹角进学习必备 欢迎下载 下看，线圈中的感应电流的方向是：（）A、顺时针 B、逆时针 C、先顺时针后逆时针 D、先逆时针后顺 时针 6如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的 N极朝下，当磁铁向下运动时（但没有插入线圈内部）（）A、线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引；B、线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥；C、线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引；D、线圈中感应电流的方向与 能力提高 1(2011 上海)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

21、 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 2某实验小组用如图所示的实验 装置来验证楞次定律当条形磁铁 自上而下穿过固定的线圈时，通过 电流计的感应电流方向是()AaGb B先 aGb，后 bGa CbGa D先 bGa，后 aGb 3如图所示，闭合的矩形金属框 abcd 的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发现 ab 边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的运动可能是()A水平向右平动 B水平向左平动 C竖直向上平动 D竖直向下平动 方向二重点难点楞次定律知识解释考点一磁通量一磁通量概念穿过某一面积的磁感线条数磁通量的计算公式适用条件匀强磁场是垂直磁场并在磁场中的有效面积单位韦伯对磁通量的理解的含义只适用于磁感应强度与面积垂直的情况的分量与的乘积如图所示面积的含义不一定是某个线圈的真正面积而是线圈在磁场范围内的面积如图所示应为线圈面积的一半多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关因为不论线圈匝数多少穿过线圈的磁感线条数这个面的磁通量时先规定某个方向的磁通量为正反方向的磁通量为负平面内个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量磁通量的变化磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述也可以用公式为与面的夹角进