4.1-4.2 划时代的发现 探究感应电流的产生条件-2021-2022学年高二物理精梳细讲 讲义（人教版选修3-2）

4.1划时代的发现4.2探究感应电流的产生条件 【基础知识梳理】 一、划时代的发现 知识点01 奥斯特梦圆“电生磁” 1820年4月，奥斯特发现电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电与磁之间存在着联系，突破了人类对电与磁认识的局限性。 知识点02法拉第心系“磁生电” 1.电磁感应 1831年，英国科学家法拉第在给一个线圈通电、断电的瞬间，发现了“磁生电”现象，领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第把这样的现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 2.法拉第把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。 二、探究感应电流的产生条件 知识点01 实验观察与分析 1.导体在匀强磁场中运动能否产生感应电流 实验操作 实验现象 分析论证 导体棒静止 无 闭合贿赂包围的面积变化时，回路中有电流产生；包围的面积不变时，回路中无电流产生。 导体棒平行磁感线运动 无 导体棒切割磁感线运动 有 结论：导体棒AB做切割磁感线运动时，电路中有电流产生，而导体棒平行于磁感线运动时，电路中无电流产生。 2.磁铁在线圈中运动能否产生感应电流 实验操作 实验现象 分析论证 N极插入线圈 有 线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流 N极停在线圈中 无 N极从线圈中抽出 有 S极插入线圈 有 S极停在线圈中 无 S极从线圈中抽出 有 结论：当磁铁和线圈发生相对运动时，回路中有感应电流；当磁铁和线圈相对静止时，回路中无感应电流。 3.导体和磁场间不发生相对运动能否产生感应电流 实验操作 实验现象 分析论证 开关闭合瞬间 有 线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变化时，线圈B中无感应电流 开关断开瞬间 有 开关保持闭合，滑动变阻器不动 无 开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 有 结论：当线圈A中的电流变化时，线圈B中会有感应电流。 知识点02 归纳总结 1.条件分析 2.感应电流产生的条件：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。 【例题讲解】 1、 磁通量及其变化的理解和计算 1．如图所示，通电直导线中电流恒定不变，右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面。若将线框向右缓慢平移，已知通电直导线在其周围产生的磁场随距离增大而减弱，则穿过线框的磁通量将（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．保持不变 D．不能确定 【答案】B 【详解】通电直导线产生稳定的磁场，离通电直导线越远磁场越弱，磁感线越疏，则当线框远离通电直导线时，穿过线框的磁感线的条数越来越少，磁通量将逐渐减小。故选B。 2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。一边长为a的单匝正方形线圈从左侧进入磁场，从ab边开始进入至cd边恰好进入的过程中，通过线圈的磁通量变化了（　　） A．0 B． Ba2 C．Ba2 D．2Ba2 【答案】C 【详解】从ab边开始进入至cd边恰好进入的过程中，通过线圈的磁通量变化了 故C正确，ABD错误。故选C。 3．如图所示，有两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过它们的圆心且与环面垂直。如果穿过金属圆环a、b的磁通量分别为 、 ，那么，关于 和 的大小关系，下列说法中正确的是（　　） A． B． C． D．无法比较 【答案】B 【详解】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向下，外部磁感线方向向上。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向上的磁感线将磁铁内部向下的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb故选B。 4．某区域存在如图所示的磁场，其中小圆面积为S1，内有垂直纸面向外的磁场，磁感应强度的大小为B1，大圆面积为S2，大圆与小圆之间有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度的大小为B2，已知B2>B1，S2>2S1，则该区域内磁通量Φ的大小等于（　　） A．（B1+B2）S2 B．（B2-B1）S2 C．B2S2-B1S1 D．B2S2-（B1+B2）S1 【答案】D 【详解】设穿过线圈向外的磁通量为正值，则有Φ1=B1S1而穿过线圈向里的磁通量为Φ2=-B2（S2-S1）则该区域内的磁通量Φ=B1S1-B2（S2-S1）=-[B2S2-（B1+B2）S1]负号表示穿过线圈的磁通量的方向向里，故D正确，ABC错误。故选D。 5．如图所示，圆形线圈的匝数为10匝、面积为 ，在该圆形线圈平面内有一个面积为 的正方形区域，该区域内有垂直线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小