【测控设计】高二物理鲁科版选修1-1课件4.1 磁生电的探索_图文

第 4章 揭开电磁关系的奥秘 第 1节 磁生电的探索 情境导入 课程目标 1.了解电磁感应现象发现的历史过程, 体会科学家在科学探索过程中的科学态度 和科学精神. 2.体会对称思想和科学猜想在物理学发展 中的重要作用. 3.通过实验,知道电磁感应现象及电磁感应 现象产生的条件. 4.了解法拉第及其对电磁学的贡献,认识发 现磁生电对推动电磁学理论和电磁技术发 展的重要作用. 一 二 三 一、历史的回顾 1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,它揭示了电现象和 磁现象之间存在的某种联系. 奥斯特发现了“电生磁”的现象之后,激发人们去探索“磁生电”的方法, 比较著名的物理学家有安培、科拉顿等,都没有成功或半途而废. 英国科学家法拉第始终坚信自然界各种不同现象之间有着相互联系, 一直坚持探索电磁感应现象,前后历时数十年的探索,终于悟出了磁生电的 基本原理,“一切都存在于变化之中”. 一 二 三 二、磁生电的实验探索 1.实验观察: (1)没有电池也能产生电流:闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时, 回路中电流表的指针发生了偏转. (2)磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流:在条形磁铁插入或拔出 螺线管的瞬间,电流表的指针发生了偏转.条形磁铁在螺线管中保持不动时, 电流表的指针不发生偏转.如图所示. 一 二 三 思考如果让条形磁铁和螺线管以同一速度运动,即保持相对静止, 电流表指针会不会发生偏转? 提示:不会发生偏转. 2.产生感应电流的条件:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合回 路中就有感应电流产生.产生感应电流的现象称为电磁感应现象. 一 二 三 三、发现磁生电的意义 电磁感应现象的发现,实际上是发现了事物间的相互联系,展现了电和 磁间的密切联系和对称统一,为电磁理论的发展创造了条件,进一步推动了 电磁技术的发展,引领人们走进了电气时代. 探究一 探究二 探究一磁通量的计算 ●问题导引● 如图所示,有一通电长直导线 MN,通入向右的电流 I,另有一闭合线圈 P 位于导线正下方,现使线圈 P 竖直向上运动,问在线圈 P 到达 MN 上方的过 程中,穿过 P 的磁通量发生变化吗? 答案:发生变化. 探究一 探究二 ●名师精讲● 1.磁通量有正负之分,其正负是这样规定的:任何一个面都有正、 反两面, 若规定磁感线从正面穿入为正磁通量,则磁感线从反面穿入时磁通量为负 值. 若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁感线条数为 Φ1,反向条数 为 Φ2,则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和),即 Φ=Φ1-Φ2. 2.Φ=BS 中的 S 应是闭合电路中包含磁场的那部分有效面积.无磁场时, 无论面积多大,都没有磁通量. 探究一 探究二 3.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 ΔΦ=Φ2-Φ1 也不受线圈匝数的影响.所以,直接用公式 求 Φ、ΔΦ 时,不必考虑线圈的匝数 n. 4.计算磁通量的变化:在求解磁通量的变化量 ΔΦ=Φ2-Φ1 时,若 B 变化,S 不变时,可用 ΔΦ=ΔBS;若 B 不变,S 变化时,可用 ΔΦ=BΔS;但若 B 和 S 同时 发生变化,就要找准初末态,用 ΔΦ=Φ2-Φ1 来计算. 探究一 探究二 【例题 1】 如图所示线圈平面与水平方向成 θ 角,磁感线竖直向下,设磁 感应强度为 B,线圈面积为 S,则穿过线圈的磁通量 Φ= . 点拨:线圈平面 abcd 与磁感应强度 B 方向不垂直,不能直接用 Φ=BS 计 算,要找出垂直于磁场的面积或找出垂直于面积的磁场. 探究一 探究二 解析:线圈平面 abcd 与磁感应强度 B 方向不垂直,不能直接用 Φ=BS 计 算,处理时可以用不同的方法: 方法一:把 S 投影到与 B 垂直的方向即水平方向,如图所 示,a'b'cd,S⊥=Scosθ 故 Φ=BS⊥=BScosθ. 方法二:把 B 分解为平行于线圈平面的分量 B∥=Bsinθ 和垂直于线圈平 面的分量 B⊥=Bcosθ,故 Φ=B⊥S=BScosθ. 答案:BScosθ 题后反思磁通量的计算公式 Φ=BS 只适用于 B 与 S 垂直 的情况,若 B 和 S 不垂直时,要用磁通量的一般计算公式 Φ=BScosθ 进行求 解.当磁通量发生变化时,可用公式 ΔΦ=Φ2-Φ1 求解磁通量的大小变化情况. 探究一 探究二 探究二产生感应电流的判断 ●问题导引● 把两个线圈绕在一个铁环上,如图所示.线圈 A 接直流电源,线圈 B 接电 流表,在线圈 A 的电路接通或断开的瞬间,线圈 B 中产生瞬时电流.线圈 B 中 为什么会产生电流呢? 答案:A 通电或断电,它的电流变化引起周围磁场变化, B 所在处的磁场 发生变化时,穿过线圈 B 的磁通量发生变化,所以,B 线圈产生感应电流. 探究一 探究二 ●名师精讲● 产生感应电流的条件是“穿过闭合电路的磁通量发生变化”,因此,无论 用什么方法,只要能使闭合电路的磁通量发生变化,都可以使闭合电路中产 生感应电流.根据磁通量的定义式 Φ=BS,引起磁通量变化的类型主要有: 1.闭合电路的面积 S 不变,磁场的磁感应强度 B 变化而引起闭合电路的 磁通量的变化; 2.磁场的磁感应强度 B 不变,由于闭合电路的面积 S 发生变化而引起磁 通量的变化; 3.线圈平面和磁场方向的夹角 θ 发生变化时,引起穿过线圈的磁通量发 生变化,即 B、S 不变,θ 变化,以后学到的交变电流的产生即属于该情况; 4.磁场的磁感应强度 B、闭合电路面积 S 都发生变化时,也可以引起穿 过闭合电路的磁通量的变化. 探究一 探究二 【例题 2】 如图所示,竖直放置的长直导线通过恒定电流,有一矩形框与 导线在同一平面内,在下列情况中线圈产生感应电流的是( ) A.导线中电流变大 B.线框向右平动

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