第一章 第一节 磁生电的探索-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第一节　磁生电的探索 [学习目标] 1．了解电磁感应现象的发现过程和相关的物理学史。 2．知道感应电流、电磁感应的定义。 3．理解产生感应电流的条件。 4．进一步认识磁通量的概念，能对磁通量的变化进行定性分析和定量计算。 1．电磁感应的探索历程 　　　事件、意义 过程　　　　 事件 意义 电生磁 1820年，丹麦奥斯特发现电流磁效应 拉开了研究电与磁相互关系的序幕 磁生电 菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等致力于磁生电的研究 科学探索是曲折的，真理追求是执着的 1831年，英国法拉第发现了电磁感应现象 揭示了电和磁的内在联系，引领人类进入电气时代 2.探究感应电流的产生条件 (1)实验探究： 探究①如图1－1－1所示： 图1－1－1 实验操作 有无电流产生 磁通量有无变化 实验探究结论 导体AB与磁场相对静止 无 无 导体AB切割磁感线，通过闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生 导体AB平行于磁感线运动(与导轨不分离) 无 无 导体AB做切割磁感线运动(与导轨不分离) 有 有 探究②如图1－1－2所示： 图1－1－2 实验操作 有无电 流产生 磁通量有无变化 实验探究结论 将磁铁插入螺线管时 有 有 将磁铁插入或拔出螺线管时，通过螺线管闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生 磁铁静止在螺线管中时 无 无 将磁铁拔出螺线管时 有 有 探究③如图1－1－3所示，螺线管A放在螺线管B内： 图1－1－3 实验操作 有无电流产生 磁通量有无变化 实验探究结论 闭合开关的瞬间 有 有 导体和磁场间并没有发生相对运动，当螺线管A中的电流发生变化时，螺线管B所处的磁场发生变化，从而引起了穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B所在的闭合回路中有感应电流产生 闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻变大 有 有 闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻不变 无 无 闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻变小 有 有 断开开关的瞬间 有 有 (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，闭合电路中就会产生电流。 因磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。 ►自主思考——判一判 (1)位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流。 (2)闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流。 (3)闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流。 (4)穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化，一定能产生感应电流。 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 考点一　磁通量的分析与计算 [问题探究] 如图1－1－4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，且线圈与导线共面。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的磁通量是如何变化的？ 图1－1－4 提示　根据通电直导线产生磁场的特点知，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱，把线圈P在MN下方运动到上方的过程中几个特殊位置画出，如图所示(为画清楚，把线圈错开了)。分析磁通量变化时可以通过穿过线圈的磁感线的条数(注意应是净条数)的变化来分析。 Ⅰ→Ⅱ磁通量增加；Ⅱ→Ⅲ磁通量减少(Ⅲ位置时Φ＝0)； Ⅲ→Ⅳ磁通量增加；Ⅳ→Ⅴ磁通量减小。 所以整个过程穿过P的磁通量的变化为：增加→减小→增加→减小。 [知识提炼] 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。 (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。[来源:学.科.网] 2．磁通量的计算 (1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝BS。B为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1－1－5所示，Φ＝BS sinθ。 图1－1－5[来源:学科网] (3)磁通量虽然是标量，却有正负之分。 　如图1－1－6所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm。现于纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm，10匝；C线圈半径为2 cm，1匝；D线圈半径为0.5 cm，1匝。问： 图1－1－6 (1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和C磁通量改变多少？ (2)当磁场转过30°角的过程中，D中磁通量改变多少？ [审题指导]