魯科版 物理 選修3-2 1.1 磁生電的探索

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第1節(jié)磁生電的探索 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象這一劃時代發(fā)現(xiàn)的曲折歷程 2 理解磁通量并學(xué)會磁通量變化的計算 3 知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 4 體驗由實驗 發(fā)現(xiàn) 規(guī)律的樂趣 養(yǎng)成探究物理規(guī)律的良好習(xí)慣 重點難點 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第1節(jié) 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 電磁感應(yīng)的探索歷程1 電生磁 1820年 丹麥物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) 2 磁生電 1831年 英國物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 二 科學(xué)探究 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件1 探究導(dǎo)體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流 圖1 1 1 奧斯特 法拉第 變化 圖1 1 1 不變 2 探究磁鐵在通電螺線管中運動是否產(chǎn)生電流 圖1 1 2 圖1 1 2 變化 不變 3 模擬法拉第的實驗 圖1 1 3 圖1 1 3 變化 不變 思考感悟 閉合回路中有磁場就一定有感應(yīng)電流嗎 提示 不一定 要看磁通量是否發(fā)生變化 核心要點突破 一 正確理解磁通量的變化1 對磁通量的認(rèn)識 1 B與S垂直時 勻強磁場中 B S B指勻強磁場的磁感應(yīng)強度 S為線圈的面積 2 B與S不垂直時 勻強磁場中 B S S 為線圈在垂直磁場方向上的有效面積 在應(yīng)用時可將S分解到與B垂直的方向上 如圖1 1 4所示 B Ssin 圖1 1 4 3 某面積內(nèi)有相反方向的磁場時分別計算不同方向的磁場的磁通量 然后規(guī)定某個方向的磁通量為正 反方向的磁通量為負(fù) 求其代數(shù)和 2 磁通量變化的幾種形式磁通量的變化一般有四種情形 1 B不變 S變化 則 B S如圖1 1 5甲所示 閉合回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動 閉合回路面積發(fā)生變化 引起磁通量變化 2 B變化 S不變 則 B S如圖1 1 5乙所示 由于磁鐵插入或拔出線圈 使線圈所處的磁場發(fā)生變化 引起磁通量變化 3 B變化 S也變化 則 B2S2 B1S1如圖1 1 5丙所示 設(shè)回路面積從S1 8m2變到S2 18m2 磁感應(yīng)強度B同時從B1 0 1T變到B2 0 8T 則回路中磁通量的變化為 2 1 B2S2 B1S1 13 6Wb 若按 B S 0 8 0 1 18 8 Wb 7Wb計算就錯了 4 B不變 S不變 變化 則 BS sin 2 sin 1 如圖1 1 5丁所示 閉合線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO 轉(zhuǎn)動 B不變 S不變 但B和S的夾角 發(fā)生變化 引起穿過線圈的磁通量變化 圖1 1 5 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向水平向右 一面積為S的矩形線圈abcd如圖1 1 6所示放置 平面abcd與豎直方向成 角 將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)180 角 則穿過線圈平面的磁通量的變化量是 圖1 1 6A 0B 2BSC 2BScos D 2BSsin 解析 選C 開始時穿過線圈平面的磁通量為 1 BScos 則后來穿過線圈平面的磁通量為 2 BScos 則磁通量的變化量為 2 1 2BScos 二 判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法1 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 1 電路閉合 2 穿過電路的磁通量發(fā)生變化 2 判斷的基本方法 1 看回路是否閉合 如果回路不閉合時 無論如何也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 2 看磁場方向與回路平面之間的關(guān)系 即磁場的方向與回路平面是垂直 平行或成某一夾角 3 看穿過回路的磁感線的條數(shù)是否發(fā)生變化 若變化則產(chǎn)生感應(yīng)電流 否則不產(chǎn)生感應(yīng)電流 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 2011年山東濰坊高二質(zhì)檢 如圖1 1 7所示 A B兩回路中各有一開關(guān)S1 S2 且回路A中接有電源 回路B中接有靈敏電流計 下列操作及相應(yīng)的結(jié)果中可能的是 圖1 1 7 A 先閉合S2 后閉合S1的瞬間 電流計指針不偏轉(zhuǎn)B S1 S2閉合后 在斷開S2的瞬間 電流計指針偏轉(zhuǎn)C 先閉合S1 后閉合S2的瞬間 電流計指針偏轉(zhuǎn)D S1 S2閉合后 在斷開S1的瞬間 電流計指針偏轉(zhuǎn) 解析 選D 回路A中有電源 當(dāng)S1閉合后 回路中有電流 在回路的周圍產(chǎn)生磁場 回路B中有磁通量 在S1閉合或斷開的瞬間 回路A中的電流從無到有或從有到無 電流周圍的磁場發(fā)生變化 從而使穿過回路B的磁通量發(fā)生變化 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 此時若S2是閉合的 則回路B中有感應(yīng)電流 電流計指針偏轉(zhuǎn) D正確 課堂互動講練 如圖1 1 8所示 有一個100匝的線圈 其形狀是邊長為L 0 20m的正方形 放在磁感應(yīng)強度為B 0 50T的勻強磁場中 線圈平面與磁場垂直 若將這個線圈的形狀由正方形改變成圓形 周長不變 在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少 圖1 1 8 精講精析 線圈形狀為正方形時的面積 S1 L2 0 20 2m2 4 0 10 2m2 穿過線圈的磁通量 1 BS1 0 50 4 0 10 2Wb 2 0 10 2Wb 形狀為圓形時 其半徑r 4L 2 2L 面積大小S2 2L 2 4 25 m2 穿過線圈的磁通量 2 BS2 0 50 4 25 Wb 2 55 10 2Wb 所以 磁通量的變化量 2 1 2 55 2 0 10 2Wb 5 5 10 3Wb 答案 5 5 10 3Wb 規(guī)律總結(jié) 磁通量 BS的計算有幾點要注意 1 S是指閉合回路線圈在垂直于磁場方向上的有效面積 2 磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān) 也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響 同理 磁通量的變化量 2 1也不受線圈匝數(shù)的影響 所以 直接用公式求 時 不必去考慮線圈匝數(shù)n 2011年武漢模擬 如圖1 1 9所示 開始時矩形線框與勻強磁場的方向垂直 且一半在磁場內(nèi) 一半在磁場外 若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流 下列辦法中可行的是 圖1 1 9 A 將線框向左拉出磁場B 以ab邊為軸轉(zhuǎn)動 小于90 C 以ad邊為軸轉(zhuǎn)動 小于60 D 以bc邊為軸轉(zhuǎn)動 小于60 思路點撥 根據(jù)磁場的分布情況 分析各項中是否有磁通量的變化 自主解答 當(dāng)線框向左拉出磁場時 線框的磁通量減小 有感應(yīng)電流產(chǎn)生 故A可行 以ab邊為軸轉(zhuǎn)動 小于90 線框的磁通量減小也有感應(yīng)電流產(chǎn)生 故B可行 當(dāng)以ad邊為軸轉(zhuǎn)動 小于60 線框的磁通量減小 有感應(yīng)電流產(chǎn)生 故C可行 當(dāng)以bc邊為軸轉(zhuǎn)動 小于60 線框的磁通量有效面積不變 故磁通量不變 無感應(yīng)電流產(chǎn)生 故D項不可行 答案 D 變式訓(xùn)練在勻強磁場中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌 磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直 導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動的導(dǎo)電棒ab cd 這兩個導(dǎo)電棒ab cd的運動速度分別為v1 v2 如圖1 1 10所示 ab棒上有電流通過 則一定有 圖1 1 10 A v1 v2B v1v2與v1 v2兩種可能 所以只有C正確 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全