2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第13章电磁感应与电磁波初步13.3电磁感应现象及应用(8)课件

电磁感应现象及应用\n1.“电生磁”的发现1820年,丹麦物理学家发现了电流的磁效应.2．“磁生电”的发现1831年,英国物理学家发现了电磁感应现象.3．法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的;(2)变化的;(3)的恒定电流;(4)的磁铁;(5)在磁场中运动的.奥斯特法拉第电流磁场运动运动导体\n4．电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应,产生的电流叫.5．发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了作为一门统一学科的诞生.(2)使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电气化时代.电磁学感应电流\n1．在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是()A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律\n解析：由物理学史可知,奥斯特发现了电流磁效应,法拉第发现了电磁感应现象,A正确；麦克斯韦预言了电磁波,赫兹用实验证实了电磁波的存在,B错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律,密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值,C正确；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律,安培发现了磁场对电流的作用规律,D错误.答案：AC\n1．产生感应电流的条件的探究(1)闭合导体回路的一部分导体做切割磁感线运动的情况.如图4－1－1所示,导体AB做切割磁感线运动时,线路中有产生,而导体AB顺着磁感线运动时,线路中无电流产生.电流图4－1－1\n(2)磁铁在线圈中运动的情况.如图4－1－2所示,条形磁铁插入或拔出线圈时,线路中有产生,但磁铁在线圈中静止不动时,线路中无电流产生.电流图4－1－2图4－1－3\n(3)改变螺线管AB中电流的情况.如图4－1－3所示,将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动,当开关S接通或断开时,电流表中有通过；若开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中也有通过.2.结论只要穿过闭合导体回路的磁通量,闭合导体回路中就会产生感应电流.电流电流发生变化\n1．磁通量的计算(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS.B指匀强磁场的磁感应强度,S为线圈的面积.(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积,在应用时可将S分解到与B垂直的方向上,如图4－1－4所示,Φ＝BSsinθ.图4－1－4\n(3)某面积内有不同方向的磁场时：分别计算不同方向的磁场的磁通量,然后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.(4)线圈为多匝时,磁通量计算不受影响,因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数影响.2．对产生感应电流的条件的理解(1)导体回路闭合、磁通量变化是产生感应电流的两个必要条件,缺一不可.而导体回路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件,如果穿过导体回路的磁通量很大但不发生变化,也不会产生感应电流.\n(2)穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,大致有以下几种情况：①磁感应强度B不变,线圈面积S发生变化.②线圈面积S不变,磁感应强度B发生变化.③磁感应强度B和回路面积S同时发生变化,此时可由ΔΦ＝Φ2－Φ1计算并判断磁通量是否变化.④线圈面积S不变,磁感应强度B也不变,但二者之间夹角发生变化.\n[特别提醒]判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时,可充分利用磁感线来进行定性判断.即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化.\n2．关于感应电流,下列说法中正确的是()A．只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生B．穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生C．线圈不闭合时,即使穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中也没有感应电流D．以上说法都不正确\n解析：对闭合电路而言,磁通量必须变化,闭合电路中才有感应电流,仅有磁通量但不变化,是不会产生感应电流的,故A选项错；如果线圈(或螺线管)不闭合,即使穿过它的磁通量发生变化,线圈中也不会有感应电流,故B、D项错误；C项正确.答案：C\n[例1]如图4－1－5所示的线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向与线框平面成θ角,当线框转过90°到如图所示的虚线位置时,试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；(2)磁通量的变化量ΔΦ.图4－1－5[思路点拨]由磁通量的定义和公式Φ＝BS中B与S的垂直关系,可知解题时要注意分析与磁场相垂直的投影面积或与面积相垂直的磁感应强度分量,同时注意判断磁通量的正负.\n[解析](1)法一：在初始位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝Ssinθ,所以Φ1＝BSsinθ.在末位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′＝Scosθ.由于磁感线从反面穿入,所以Φ2＝－BScosθ.法二：如图所示,把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解,得B上＝Bsinθ,B左＝Bcosθ∴Φ1＝B上S＝BSsinθ,Φ2＝－B左S＝－BScosθ.\n(2)开始时B与线框平面成θ角,穿过线框的磁通量Φ1＝BSsinθ；当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通量减少,当转动θ时,穿过线框的磁通量减少为零,继续转动至90°时,磁通量从另一面穿过,变为“负”值,Φ2＝－BScosθ.所以,此过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ).[答案](1)BSsinθ－BScosθ(2)－BS(cosθ＋sinθ)\n[借题发挥]由公式Φ＝BSsinθ可以看出Φ的变化是由B、S或θ的变化引起的,因此在求磁通量的变化时要先弄清Φ的变化到底是由哪一个量的变化引起的,然后根据此量的变化情况分析磁通量的变化情况.\n1．如图4－1－6甲所示,一面积为S的矩形导线框abcd,在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成45°角,O、O′分别是ab和cd边的中点.现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针转过90°到图乙所示位置.下列判断正确的是()图4－1－6\n答案：C\n[例2]如图4－1－7所示,导线ab和cd互相平行,则下列四种情况中,导线cd中有电流的是()A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的,但滑动触头向左滑C．开关S是闭合的,但滑动触头向右滑D．开关S始终闭合,滑动触头不动图4－1－7\n\n[解析]开关S闭合或断开的瞬间、开关S闭合,但滑动触头向左滑的过程、开关S闭合,但滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化,使穿过cd回路的磁通量发生变化,从而在cd导线中产生感应电流.因此本题的正确选项应为A、B、C.[答案]ABC\n[借题发挥]判断是否产生感应电流,关键是明确导体回路是否闭合以及回路中的磁通量是否发生变化.只有两个条件同时满足了才能产生感应电流.\n2.如图4－1－8所示,在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直.导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd,与导轨接触良好.这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2,且井字形回路中有感应电流通过,则可能()A．v1＞v2B．v1＜v2C．v1＝v2D．无法确定图4－1－8\n解析：只要金属棒ab、cd的运动速度不相等,穿过井字形回路的磁通量就发生变化,闭合回路中就会产生感应电流.故选项A、B正确.答案：AB