山东省高中物理第四章电磁感应第1、2节划时代的发现探究感应电流的产生条件讲义（含解析）新人教版

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1、第1、2节划时代的发现探究感应电流的产生条件1．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象。2．引起电磁感应现象的原因主要有五类，分别是变化的电流、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。3．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。一、电磁感应的探索历程1．“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。2．“磁生电”的发现1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。产生的电流叫做感应电流。二、磁通量的计算和物理意义1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS。(2)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场的有效面积。(3)

2、单位：韦伯，1Wb＝1T·m2。2．磁通量的物理意义(1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的磁感线的条数。(2)同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大，当它跟磁场方向平行时，磁通量为。三、探究感应电流的产生条件1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动导体棒切割磁感线运动2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈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，

3、线圈中无感应电流N极停在线圈中N极从线圈中抽出S极插入线圈S极停在线圈中S极从线圈中抽出3.模仿法拉第的实验(如图所示)实验操作实验现象(线圈B中有无电流)分析论证开关闭合瞬间线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场不变时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片4．归纳结论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。1．自主思考——判一判(1)有电流即生磁场。(√)(2)有磁场即生电流。(×)(3)静止的电荷周围也能产生磁场。(×)(4)磁通量计算公式Φ＝BS，可计算任何磁场的磁通量。(×)(5

4、)导体棒切割磁感线不一定产生感应电流，但若垂直切割，则一定产生感应电流。(×)(6)穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定产生感应电流。(√)2．合作探究——议一议(1)法拉第总结的引起感应电流的原因有哪些？提示：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。(2)同一匀强磁场中两个面积不同的线圈，磁通量一定不同吗？提示：不一定，当两个线圈与磁场方向的夹角不同时，磁通量可能相同。(3)某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时，回路一定无感应电流吗？提示：不一定，如果穿过闭合回路的磁通量正在变化，只是某一时刻磁通量为零，则回路中会产生感应电流。磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计

5、算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．磁通量的计算(1)B与S垂直时(匀强磁场中)，Φ＝BS。B指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投影，S⊥＝Ssinθ，称之为有效面积，如图甲所示。或者Φ＝B⊥S。B⊥为

6、磁感线B垂直线圈平面方向上的分量，B⊥＝Bsinθ，如图乙所示。两者磁通量相等，Φ＝BSsinθ。3．磁通量的变化磁通量的变化，大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，闭合电路的面积S发生变化，如图a。(2)闭合电路的面积S不变，磁感应强度B发生变化，如图b。(3)磁感应强度B和闭合电路的面积S都不变，它们之间的夹角α发生变化，如图c。[典例]　如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1cm,10匝；线圈B的半径为2cm,1匝；线圈C的半径为0.5cm,1匝。

7、问：(1)在B减为0.4T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？(2)在磁场转过30°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？(3)在磁场转过180°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？[思路点拨]　解答本题应把握以下三点：(1)磁通量与线圈匝数无关。(2)当线圈平面与磁场不垂直时，应分解B或取S在与B垂直的平面上的投影面积。(3)磁感线反向穿过线圈平面时，Φ为负值。[解析]　(1)由题意知线圈B与线圈A中的磁