{高考必备]高二物理教科版选修3-2学案：1.2感应电流产生的条件Word版含解析(经典).docxVIP

第2讲　感应电流产生的条件 [目标定位]　1.知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程.2.通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件.3.能说出磁通量变化的含义，会利用电磁感应产生的条件解决实际问题．一、电磁感应的发现1．奥斯特实验的启迪1820年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应，不少物理学家根据对称性的思考提出，既然电能产生磁，是否也存在逆效应，即磁产生电呢？2．电磁感应现象的发现1831年，法拉第发现了“磁生电”的现象，他把这些现象正式定名为电磁感应．由电磁感应现象产生的电流叫感应电流．法拉第把电磁感应现象分为五类：(1)变化中的电流；(2)变化中的磁场；(3)运动中的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5)运动中的导线．二、感应电流产生的条件实验1　导体在磁场中做切割磁感线的运动如图1所示，将可移动的导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路．实验操作及现象如下：图1实验操作电流计指针的摆动情况导体棒静止不摆动导体棒垂直磁感线运动摆动导体棒平行磁感线运动不摆动(填“摆动”或“不摆动”)实验2　通过闭合回路的磁场发生变化如图2所示，螺线管A通过变阻器和开关连接到电源上，螺线管B的两端连到电流表上，把螺线管A装在螺线管B的里面．实验操作及现象如下：图2观察操作电流计指针的摆动情况螺线管B匝数少螺线管B匝数多螺线管AB相互垂直开关接通瞬间摆动幅度小摆动幅度大不摆动电流稳定不摆动不摆动不摆动开关断开瞬间摆动幅度小摆动幅度大不摆动滑动片快速推动摆动幅度大不摆动滑动片缓慢推动摆动幅度小不摆动(填“摆动幅度大”、“摆动幅度小”或“不摆动”)想一想　从磁通量的角度思考上述产生感应电流的实例．(1)实验1中引起感应电流的原因是什么？(2)实验2中，螺线管A没有动，回路也没有动，引起感应电流的原因是什么？实验2中的螺线管A的作用是什么？(3)产生感应电流的条件都跟哪个物理量有关？答案　(1)面积变化引起磁通量的变化　(2)电流变化引起磁场变化，从而引起磁通量的变化　螺线管A可等效为磁铁　(3)磁通量以及磁通量的变化.一、磁通量的理解及变化分析1．磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝BS，S为线圈的面积．如图3(a)所示．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积．B⊥为B在垂直于S方向上的分量．如图(b)、(c)所示．(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时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，如图(d)所示．图32．磁通量是标量，但有正负，其正负表示与规定的穿入方向相同或相反，穿过某一面的磁通量等于各部分磁通量的代数和．3．磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，面积S发生变化，如图4(a)所示．(2)闭合电路的面积S不变，磁感应强度B发生变化，如图(b)所示．(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化，如图(c)所示．图44．用磁感线的条数表示磁通量．当回路中有不同方向磁感线穿过时，磁通量是指穿过某面磁感线的“净”条数，即指不同方向的磁感线的条数差．例1　图5如图5所示，一根条形磁铁穿过一个弹性线圈，将线圈面积拉大，放手后穿过线圈的(　)A．磁通量减少且合磁通量向左B．磁通量增加且合磁通量向左C．磁通量减少且合磁通量向右D．磁通量增加且合磁通量向右答案　B解析　放手后线圈的面积将减小，由条形磁铁磁感线分布特点可知，当弹性线圈面积减小时，磁场外部的磁通量减少，磁场内部的磁通量未发生变化，合磁通量增加，且合磁通量向左．例2　匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5 m2，共10匝，开始时磁感线与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图6所示．求：图6(1)当线圈绕ab边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的变化量为多少？(2)当线圈绕dc边转过60°时，线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的变化量为多少？答案　(1)0.2 Wb　0　(2)0　－0.2 Wb解析　(1)当线圈绕ab边转过60°时，Φ＝BS⊥＝BScos 60°＝0.8×0.5× Wb＝0.2 Wb(此时的线圈正好全部处在磁场中)．在此过程中S⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量的变化量ΔΦ＝0.(2)当线圈绕dc边转过60°时，Φ2＝BS⊥′，此时没有磁场穿过线圈，所以Φ2＝0，在图示位置Φ1＝B·＝0.2 Wb，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.2 Wb，故磁通量的变化量为－0.2 Wb.针对训练1　如图7所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd由实线位置在水平面内向右平动逐渐移动到虚线位置，穿过线框的磁通量如何变化？图7答案　线框的水平平动，可分为三个阶段．第一阶段，从实线位置开始至bc边到达直导线位置，穿过线框的