2020高中物理 第四章 第二節(jié) 探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件學(xué)案 新人教版選修3-2

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1、§4.2探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．會(huì)使用線圈以及常見磁鐵完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。 2．學(xué)會(huì)通過實(shí)驗(yàn)觀察、記錄結(jié)果、分析論證得出結(jié)論的科學(xué)探究方法. 3．通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。 【重點(diǎn)難點(diǎn)】 1.重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。 2.難點(diǎn)：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。 【課前預(yù)習(xí)】 一、堂中實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)1 閉合電路一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)電路如圖4.2-1所示連接。 產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因分析：導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B沒有變化，但導(dǎo)體AB與電流表組成的回路________發(fā)生變化，即回路中__

2、_____發(fā)生了變化。 實(shí)驗(yàn)2 條形磁鐵在線圈中相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)電路按如圖4.2-2所示連接。 課堂中注意觀察電流表的指針的偏轉(zhuǎn)情況，把觀察的現(xiàn)象記錄在下列的表格中： 磁鐵的動(dòng)作情況 電流計(jì)指針的動(dòng)作 磁鐵的動(dòng)作情況 電流計(jì)指針的動(dòng)作 N極插入線圈 S極插入線圈 N極停在線圈中 指針無動(dòng)作 S極停在線圈中 指針無動(dòng)作 N極從線圈中抽出 S從線圈中抽出 產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因分析： 向線圈中插入磁鐵，或把磁鐵從線圈中抽出時(shí)，線圈與電流表組成的回路面積S沒有變化，但線圈回路中的___________發(fā)生了變化，即回路中的

3、________發(fā)生了變化。 實(shí)驗(yàn)3 模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)( 線圈中的電流變化時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象) 實(shí)驗(yàn)電路按如圖4.2-3所示連接：線圈 A 通過變阻器和開關(guān)連接到_______上，線圈 B 的兩端連到__________上，把線圈 A 裝在線圈 B 的里面。 課堂中注意觀察線圈A中電流的變化情況以及線圈B中電流表的指針的偏轉(zhuǎn)情況，把觀察的現(xiàn)象記錄在下列的表格中： 線圈A中電流的變化情況 線圈B中磁場(chǎng)的變化情況 電流計(jì)指針的動(dòng)作 開關(guān)閉合的瞬間 開關(guān)斷開的瞬間 開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng) B中的磁場(chǎng)不變 指針無動(dòng)作 開關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)變阻器的滑片

4、 產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因分析：由于迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片（或由于開關(guān)的閉合、斷開），線圈 A 中的電流迅速變化，產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱也在迅速變化，所以通過線圈B 的________也在迅速變化，即線圈B回路中的_________發(fā)生了變化。 二、歸納結(jié)論 1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：既與磁場(chǎng)的變化有關(guān)系，也就是說，與_________的變化有關(guān)系； 也與閉合電路包圍的________有關(guān)系。即與閉合回路的磁通量有關(guān)系。 2.實(shí)驗(yàn)表明：只要穿過閉合電路的________發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流。 【課前預(yù)習(xí)】 一、實(shí)驗(yàn)1. 面積S，磁通量 實(shí)驗(yàn)2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁通量 實(shí)驗(yàn)

5、3. 電源 電流表。磁感應(yīng)強(qiáng)度(或磁場(chǎng)強(qiáng)弱) 磁通量 二、1. 磁感應(yīng)強(qiáng)度 面積 2.磁通量 【預(yù)習(xí)檢測(cè)】 1. 關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是( ) A．只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生 B．穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí)，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生 C．線框不閉合時(shí)，即使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中也沒有感應(yīng)電流 D．只要電路的一部分作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中就一定有感應(yīng)電流 2. 如圖所示，線圈兩端接在電流表上組成閉合回路。在下列情況中，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是( ） A.線圈不動(dòng)，磁鐵插入線圈 B.線圈不動(dòng)，

6、磁鐵從線圈中拔出 C.磁鐵不動(dòng)，線圈上、下移動(dòng) D.磁鐵插在線圈內(nèi)不動(dòng) 3.如圖所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則在下列情況中導(dǎo)線cd中無電流的是（ ） G d a c b S A、電鍵S閉合或斷開的瞬間 B、電鍵S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向左滑 C、電鍵S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向右滑 D、電鍵S始終閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng) 4.試用筆線代替導(dǎo)線，將下列器材按照本節(jié)課中模仿法拉第實(shí)驗(yàn)的電路圖連接成電路： G _ + - 答案 ： 1.C 2.D 3.D 4.如圖所示 ▲ 堂中互動(dòng)▲ 【典題探究】 例

7、 1 如圖所示，在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形線圈abcd垂直磁場(chǎng)放置(磁場(chǎng)界面與矩形線圈恰好重合)，現(xiàn)使線圈做如下幾種運(yùn)動(dòng)：（a）向上加速平移，（未出磁場(chǎng)），（b）勻速向右平移，（c）繞ab邊轉(zhuǎn)90°，其中線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是_______。 【解析】要判斷線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則需判斷穿過線圈的磁通量是否發(fā)生變化。在（a）中穿過線圈平面的磁感線始終與線圈平面垂直且線圈在磁場(chǎng)中的面積未發(fā)生變化，所以穿過線圈的磁通量沒有變化，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。在（b）中線圈平移出磁場(chǎng)的過程中，在磁場(chǎng)中的面積逐漸減少，穿過線圈的磁通量在減少，所以線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。在(c)中，線圈從圖示位置繞ab

8、邊轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，線圈面積不變，但磁感線與線圈平面的夾角越來越小，穿過線圈的磁感線條數(shù)在減少，故磁通量越來越小，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。故線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（b）和(c)。 拓展：在判斷是否有感應(yīng)電流時(shí)，一看回路是否閉合，二看穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化，其中分析磁通量的變化情況是判斷回路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的關(guān)鍵。如閉合電路是在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則著重判斷閉合電路在磁場(chǎng)中的面積是否變化，與磁感線的夾角是否發(fā)生變化，從而確定磁通量是否變化，最后確定感應(yīng)電流是否發(fā)生。 例 2 如圖所示，A、B兩回路中各有一開關(guān)S1、S2，且回路A中接有電源，回路B中接有靈敏電流計(jì)，下列操作及相應(yīng)的結(jié)果

9、可能的是( ) A、先閉合S2，后閉合S1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) B、先閉合S1，后閉合S2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) C、S1、S2閉合后，在斷開S2的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) D、S1、S2閉合后，在斷開S1的瞬間，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) 【解析】回路A中有電源，當(dāng)S1閉合后，回路中有電流，在回路的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，回路B中有磁通量，在S1閉合或斷開的瞬間，回路A中的電流從無到有或從有到無，電流周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而使穿過回路B的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)若S2是閉合的，則回路B中有感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)。所以A、D選項(xiàng)正確。 拓展：若產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流雖然發(fā)生了變化，但穿過線圈平面

10、的磁通量始終為零，那么閉合回路中也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。如將圖中的回路A換成一根通過回路B中心的一條直徑的充分長(zhǎng)通電直導(dǎo)線，則不論直導(dǎo)線中的電流如何變化，回路B也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 例3如圖所示，用導(dǎo)線做成的圓形回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合，其中A、B、C圖中直導(dǎo)線與圓形線圈在同一平面內(nèi)，D圖中直導(dǎo)線與圓形線圈垂直，并與中心軸重合。在這幾種組合中，切斷直導(dǎo)線中電流時(shí)，閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生是 （ ） 。 ． ． A B C D 【解析】 A圖中，環(huán)面關(guān)于直導(dǎo)線對(duì)稱分布，上下兩個(gè)半環(huán)面上的磁場(chǎng)總是大小相等方向相反，穿過整個(gè)環(huán)面的磁通量恒

11、為零；B圖和C圖，環(huán)面關(guān)于直導(dǎo)線不對(duì)稱分布，穿過環(huán)面的磁通量不為零，當(dāng)切斷直導(dǎo)線中電流時(shí)，環(huán)面上的磁通量發(fā)生變化；D圖，磁感線與回路導(dǎo)線是同心圓，穿過整個(gè)環(huán)面的磁通量恒為零。故閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是B 、C。 A B C D 【變式訓(xùn)練1】如圖所示，有一正方形閉合線圈，在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng).下列四個(gè)圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是圖( ) 例4 如圖所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬度為d.一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框以速度v水平勻速地通過該磁場(chǎng)區(qū).若d>l，則在線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間等于( ) A、d/υ； ???? ??B、l/υ；?????????? ??? C、

12、(d–l)/υ；??????? ? D、(d–2l)/υ 【解析】線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則要求線框所組成的閉合回路內(nèi)的磁通量不發(fā)生變化，即線框全部在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有感應(yīng)電流．所以線框從左邊框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始到線框的右邊框?qū)⒁x開磁場(chǎng)時(shí)止（浸沒階段），這個(gè)過程中回路中將沒有感應(yīng)電流．本題該階段對(duì)應(yīng)的位移是d-l，故在線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間就等于(d–l)/υ；答案選C。 ×××××××××××××××××××××××××××××××× 【變式訓(xùn)練2】如圖所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。寬度為d，將一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框以速度v勻速通過磁場(chǎng)區(qū)域區(qū)域，若d