第01章 第1节 磁生电的探索-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-2）

第1节　磁生电的探索 学习目标 核心提炼 1.了解电磁感应现象发现的过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。 1个条件——感应电流的产生条件[来源:Z#xx#k.Com] 3个概念——磁通量、电磁感应、感应电流[来源:Z,xx,k.Com] 3个实验——导体切割磁感线实验、线圈中插入或抽出磁铁实验、模仿法拉第的实验[来源:学科网][来源:学科网ZXXK] 2.通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。[来源:学科网] 3.掌握磁通量的概念及其计算。 4.能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流。 一、电磁感应的探索历程 　阅读教材第3～4页，了解电磁感应现象的发现过程，并且知道什么是感应电流。 1.发现“电生磁”：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕。 2.探索“磁生电”：奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激励人们去探索“磁生电”的方法。比较著名的物理学家有菲涅尔、安培、科拉顿、亨利等，这其中已经发现感应电流的科学家是亨利。 3.法拉第的探索：英国科学家法拉第前后经过十年坚持不懈的探索，终于悟出了磁生电的基本原理。这一划时代的伟大发现进一步揭示了电和磁的内在联系，引领人类社会进入了电气时代。 思维拓展 　电流的磁效应与电磁感应有什么区别？ 答案　电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”。电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”。“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象，弄清现象的因果关系是关键。 二、科学探究——感应电流产生的条件 　阅读教材第5～6页，了解三个探究实验的过程，明确什么情况下才能产生感应电流，并能归纳出结论。 1.探究感应电流产生的条件 实验1　如图1所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。(填“有”或“无”) 图1 实验2　如图2所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。(填“有”或“无”) 图2 实验3　如图3所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过。(填“有”或“无”) 图3 结论归纳：产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。 2.电磁感应：因磁通量变化而产生电流的现象。 3.感应电流：由电磁感应现象所产生的电流叫做感应电流。 思考判断 (1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。(×) (2)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。(×) (3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流。(√) (4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流。(×) 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 　磁通量及其变化 [要点归纳]　 1.对磁通量的理解 (1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。 (2)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正、负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。 (3)某面积内有相反方向的磁场时，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。 2.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B与S垂直时，Φ＝BS。 (2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量。如图4甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S。 也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ。 图4 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，有效面积S发生变化。如图5(a)所示。 (2)有效面积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和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。如图(c)所示。 图5 [精典示例] [例1] 如图6所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　) 图6 A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1 解析　两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线圈的磁感线条数一样，即磁通量相同，故选项A正确。 答案　A [例2] 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图7所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，