第三节 磁通量 电磁感应-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步精品讲义（沪科版2020上海必修第三册 ）

第3课 磁通量 电磁感应现象 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1.知道什么是电磁感应现象。 2.理解磁通量的变化。 3.理解探究感应电流产生条件的实验，并理解感应电流产生的条件。 4.掌握运用感应电流的产生条件判断感应电流能否产生。 1.理解从电生磁到磁生电的科学探究方法。 2.探究感应电流产生的条件的实验方法。 ( 知识精讲 ) 知识点01 划时代的发现 [观图助学] 上图是法拉第发明的发电机。圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。试想：电是怎么生成的？结合奥斯特发现电流的磁效应现象，猜想，电能生磁，磁能生电吗？ 1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应，即“电能生磁”。 2.1831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”。 3.由磁得到电的现象叫作电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电流叫作感应电流。 4.划时代的发现的意义：为电和磁的统一创造了条件，推动人类进入电气化时代 。 [思考判断] (1)首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特。(×) (2)电磁感应现象是把电转变为磁的过程。(×) (3)电磁感应是一种在变化、运动过程中才会出现的现象。(√) 知识点02 产生感应电流的条件 [观图助学] 如图所示，把一条大约10 m长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由。你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？ 1.能够产生感应电流的三个典型的实验是 (1)条形磁铁和线圈发生相对运动。 (2)闭合电路中的部分导体切割磁感线。 (3)改变原线圈中电流，在副线圈中产生感应电流。 2.法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为 (1)变化的电流。 (2)变化的磁场。 (3)运动的恒定电流。 (4)运动的磁铁。 (5)在磁场中运动的导体等。 3.实验结论 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)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。(√) (3)闭合线圈和磁场发生相对运动时，一定能产生感应电流。(×) (4)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流。(√), 很多科学家在实验中没有注意到磁场的变化、导体与磁场之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违背了能量转化与守恒定律。研究磁生电的科学家很多，却大都没有成功。 某学生做观察电磁感应现象的实验，如图所示，图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断，导致线圈B内磁通量不变，故当接通、断开开关时，电流表的指针都无偏转，达不到实验目的。 ( 能力拓展 ) 考法01 　对磁通量变化的理解 [观察探究] (1)如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′。若有n条磁感线穿过S′，则穿过面积S的磁感线有多少条？ (2)若磁场增强，即B增大，穿过面积S的磁感线条数是否增多？穿过面积S的磁通量如何变化？ [探究归纳] 1.引起磁通量变化的原因 (1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。 (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。 (3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。 2.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的比较 (1)Φ是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时Φ＝BS。 (2)ΔΦ是过程量，它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量，即ΔΦ＝ Φ2－Φ1。 [试题案例] [例1] 如图所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将(　　) A.先增大，后减小 B.先减小，后增大 C.先增大，后减小，再增大，再减小 D.先减小，后增大，再减小，再增大 [例2] 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置Ⅰ转到竖直位置(图中虚线位置Ⅱ)。则在此过程中磁通量的变化量的大小为(　　) A.BS B.BS C.BS D.2BS [针对训练1] 如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，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 [针对训练2] 边长l＝10 cm的正方形线框固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图所示。磁