高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 1+2 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件教師用書(shū) 教科版選修3-2

《高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 1+2 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件教師用書(shū) 教科版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 1+2 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件教師用書(shū) 教科版選修3-2（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1．電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 2．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相關(guān)的物理學(xué)史，體會(huì)人類探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神． 2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件． 3．會(huì)運(yùn)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(重點(diǎn)) 4．判斷磁通量是否會(huì)發(fā)生變化及是否產(chǎn)生感應(yīng)電流．(難點(diǎn)) 電 磁 感 應(yīng) 的 發(fā) 現(xiàn) [先填空] 1．“電生磁”的發(fā)現(xiàn) 1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)． 2．“磁生電”的發(fā)現(xiàn) 1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 3．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 利用變化或運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)獲得電流的現(xiàn)象． 4．感應(yīng)電流 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流． 5．電磁感應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)社會(huì)發(fā)展的意義 (1)發(fā)明了發(fā)電機(jī)． (2)發(fā)明了變壓器，實(shí)現(xiàn)了電能的遠(yuǎn)距離傳輸． (3)制造出了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)． (4)建立了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，并預(yù)言了電磁波的存在． [再判斷] (1)白熾燈泡就是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)明的．() (2)“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)的現(xiàn)象．() (3)麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論，并預(yù)言了電磁波的存在．() [后思考] 很多科學(xué)家為什么在磁生電的研究中沒(méi)有成功？ 【提示】　很多科學(xué)家沒(méi)有注意磁場(chǎng)的變化和導(dǎo)體與磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只想把導(dǎo)體放入磁場(chǎng)中來(lái)獲得電流，這實(shí)際上違反了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律． [合作探討] 探討1：奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)引發(fā)了怎樣的哲學(xué)思考？法拉第持怎樣的觀點(diǎn)？ 【提示】　奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)引發(fā)了對(duì)稱性的普遍思考：既然電流能夠引發(fā)磁針的運(yùn)動(dòng)，那么磁鐵也會(huì)使導(dǎo)線產(chǎn)生電流．法拉第堅(jiān)信：磁與電之間也應(yīng)該有類似的“感應(yīng)”． 探討2：法拉第經(jīng)歷了多次失敗后，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第由此領(lǐng)悟到了什么？ 【提示】　多次失敗后，1831年8月29日，法拉第終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．他立即領(lǐng)悟到：“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)． [核心點(diǎn)擊] 1．對(duì)“電生磁”的理解 電流周圍存在磁場(chǎng)是無(wú)條件的，無(wú)論電流是恒定不變的，還是變化的，只要有電流，它的周圍就一定有磁場(chǎng)． 2．對(duì)“磁生電”的理解 “磁生電”是有條件的，即有“磁”不一定有“電”． 法拉第將“磁生電”的現(xiàn)象分為五類： (1)變化中的電流； (2)變化中的磁場(chǎng)； (3)運(yùn)動(dòng)中的恒定電流； (4)運(yùn)動(dòng)中的磁鐵； (5)運(yùn)動(dòng)中的導(dǎo)線． 1．許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展中作出了重要的貢獻(xiàn)，首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家分別是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31310000】 A．麥克斯韋和法拉第　　　　 B．法拉第和密立根 C．奧斯特和法拉第 D．奧斯特和安培 【解析】　1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，首次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第首次發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值，安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤． 【答案】　C 2．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(　　) A．小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) C．因閉合線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流 D．磁鐵吸引小磁針 【解析】　電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象，而小磁針和通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)反映了磁場(chǎng)力的性質(zhì)，所以A、B、D不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 【答案】　C 選修3－2第一章　電磁感應(yīng) 感 應(yīng) 電 流 產(chǎn) 生 的 條 件 [先填空] 1．探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(實(shí)驗(yàn)圖如圖111所示) 圖111 2.探究通過(guò)閉合回路的磁場(chǎng)變化時(shí)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(實(shí)驗(yàn)圖如圖112所示) 圖112 3．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生． [再判斷] (1)線圈不閉合時(shí)，即使穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中也無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生．(√) (2)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．(√) (3)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生．(√) [后思考] 某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖113所示的實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)它接通、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，電流表的指針都沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，其原因是什么？ 圖113 【提示】　開(kāi)關(guān)位置接錯(cuò)．圖中所示開(kāi)關(guān)的連接不能控制含有電源的電路中電流的通斷．而本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容之一就是用來(lái)研究在開(kāi)關(guān)通斷瞬間，導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場(chǎng)變化，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況，但圖中的接法卻達(dá)不到目的． [合作探討] 探討1：如圖114所示，當(dāng)導(dǎo)體棒ad向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)abcd的磁通量有沒(méi)有發(fā)生改變？閉合回路中有無(wú)感應(yīng)電流？ 圖114 【提示】　磁通量發(fā)生改變，有感應(yīng)電流產(chǎn)生． 探討2：如圖115所示，穿過(guò)閉合回路的磁通量有沒(méi)有發(fā)生改變？閉合回路中有無(wú)感應(yīng)電流？ 圖115 【提示】　磁通量沒(méi)有發(fā)生改變，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生． 探討3：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？ 【提示】　不一定，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若其速度與磁場(chǎng)方向平行，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流． [核心點(diǎn)擊] 1．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算 (1)B與S垂直時(shí)：Φ＝BS，B指勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈的面積． (2)B與S不垂直時(shí)：Φ＝BS⊥，S⊥為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積，在應(yīng)用時(shí)可將S投影到與B垂直的方向上或者S不動(dòng)，將B分解為垂直于S和平行于S兩個(gè)分量，則Φ＝B⊥S，如圖116所示Φ＝BSsin θ. 圖116 (3)某面積內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)時(shí) 分別計(jì)算不同方向的磁場(chǎng)的磁通量，然后規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，求其代數(shù)和． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流必須滿足的兩個(gè)條件 (1)回路閉合． (2)回路中的磁通量發(fā)生變化． 3．引起穿過(guò)閉合回路的磁通量變化的四種方式 (1)面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，則磁通量Φ發(fā)生變化； (2)面積S變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B不發(fā)生變化，則磁通量Φ發(fā)生變化； (3)面積S變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，則磁通量Φ可能發(fā)生變化； (4)線圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角發(fā)生變化時(shí)，則磁通量Φ發(fā)生變化． 3．(多選)(2016臨川高二期中)彼此絕緣、相互交叉的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面，圖中穿過(guò)線圈的磁通量可能為零的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31310001】 【解析】　要使線圈中的磁通量為零，必須滿足兩個(gè)導(dǎo)線關(guān)于線圈的中心軸線對(duì)稱，并且兩導(dǎo)線在線圈中磁通量方向相反，故A、D正確． 【答案】　AD 4．(多選)如圖117所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)組成閉合電路，在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A，下列各種情況中銅環(huán)A中有感應(yīng)電流的是(　　) 圖117 A．線圈中通以恒定的電流 B．通電過(guò)程中，使變阻器的滑片P做勻速移動(dòng) C．通電過(guò)程中，使變阻器的滑片P做加速移動(dòng) D．將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間 【解析】　線圈中通以恒定的電流，銅環(huán)A中磁通量不變，銅環(huán)A中沒(méi)有感應(yīng)電流，A錯(cuò)；變阻器的滑片P做勻速、加速移動(dòng)時(shí)，線圈中電流變化，銅環(huán)A中磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)A中有感應(yīng)電流，B、C對(duì)；將開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間，線圈中電流變?yōu)榱?，銅環(huán)A中磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)A中有感應(yīng)電流，D對(duì)． 【答案】　BCD 5．(多選)在下列選項(xiàng)中，用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31310002】 【解析】　利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其磁感線是一些以直導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的無(wú)數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導(dǎo)線，且直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布情況是靠近直導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱．所以，A中穿過(guò)圓形線圈的磁場(chǎng)如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA(chǔ)＝Φ出－Φ進(jìn)＝0，且始終為0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，ΦA(chǔ)也始終為0，A中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流；B中線圈平面與磁場(chǎng)平行，穿過(guò)B的磁通量也始終為0，B中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流；C中穿過(guò)線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進(jìn)>Φ出，即ΦC≠0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，穿過(guò)線圈的磁通量ΦC減小為0，所以C中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；D中線圈的磁通量ΦD不為0，當(dāng)電流切斷后，ΦD最終也減小為0，所以D中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生． 甲　　　　　 　　　乙 【答案】　CD 6.如圖118所示，有一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，B＝0.8 T，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1 cm.現(xiàn)在紙面內(nèi)先后放上與磁場(chǎng)垂直的圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm,10匝；B線圈半徑為2 cm,1匝；C線圈半徑為0.5 cm,1匝．問(wèn)： 圖118 (1)在B減為0.4 T的過(guò)程中，A和B中磁通量改變多少？ (2)在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30角的過(guò)程中，C中磁通量改變多少？ 【解析】　(1)對(duì)A線圈：ΦA(chǔ)1＝B1πr2，ΦA(chǔ)2＝B2πr2.磁通量的改變量： ΔΦA(chǔ)＝|ΦA(chǔ)2－ΦA(chǔ)1|＝(0.8－0.4)3.1410－4 Wb＝1.25610－4 Wb 對(duì)B線圈：ΦB1＝B1πr2，ΦB2＝B2πr2. 其中r為磁場(chǎng)的半徑，磁通量的改變量： ΔΦB＝|ΦB2－ΦB1|＝(0.8－0.4)3.1410－4Wb＝1.25610－4Wb. (2)對(duì)C線圈：ΦC1＝B1πr，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30，線圈仍全部處于磁場(chǎng)中，線圈面積在垂直磁場(chǎng)方向的投影為πrcos 30，則ΦC2＝B1πrcos 30.磁通量的改變量：ΔΦC＝|ΦC2－ΦC1|＝B1πr(1－cos 30)＝0.83.14(510－3)2(1－0.866) Wb≈8.410－6 Wb. 【答案】　(1)1.25610－4 Wb　1.25610－4 Wb (2)8.410－6 Wb 判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧 (1)電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件，二者缺一不可． (2)磁通量發(fā)生變化，其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上，磁通量很大若沒(méi)有變化也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁通量雖然是零但是變化的仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流． (3)磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響． (4)磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數(shù)的影響．用公式求Φ、ΔΦ時(shí)，不必考慮線圈匝數(shù)n.