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时间:2018-11-08
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1、探究感应电流的产生条件!4.1划时代的发现、4.2探究感应电流的产生条件学案(人教版选修3-2)1.法拉第把引起电流的原因概括为五类,它们都与变化和运动相联系,即: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.感应电流的产生条件: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.3.关于磁通量,下列说法中正确的是( )A.磁通量不仅有大小,而且有方向,所以是矢量B.磁通量越大,磁感应强度越大C.通过某一面的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零D.磁通量就
2、是磁感应强度答案 C解析 磁通量是标量,故A不对;由Φ=BS⊥可知Φ由B和S⊥两个因素决定,Φ较大,有可能是由于S⊥较大造成的,所以磁通量越大,磁感应强度越大是错误的,故B不对;由Φ=BS⊥可知,当线圈平面与磁场方向平行时,S⊥=0,Φ=0,但磁感应强度B不为零,故C对;磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量,故D不对.4.如图所示,用导线做成圆形或正方形回路,这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘),下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生的是( )答案 CD解析 利用安培
3、定则判断直线电流产生的磁场,其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆,即磁感线所在平面均垂直于导线,且直线电流产生的磁场分布情况是:靠近直导线处磁场强,远离直导线处磁场弱.所以,A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示,其有效磁通量为ΦA=Φ出-Φ进=0,且始终为0,即使切断导线中的电流,ΦA也始终为0,A中不可能产生感应电流.B中线圈平面与导线的磁场平行,穿过B的磁通量也始终为0,B中也不能产生感应电流.C中穿过线圈的磁通量如图乙所示,Φ进>Φ出,即ΦC≠0,当切断导线中电流后,经过一定时间,穿过线圈
4、的磁通量ΦC减小为0,所以C中有感应电流产生;D中线圈的磁通量ΦD不为0,当电流切断后,ΦD最终也减小为0,所以D中也有感应电流产生.【概念规律练】知识点一 磁通量的理解及其计算1.如图1所示,有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20m的正方形,放在磁感应强度为B=0.50T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直.若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变),在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?图1答案 5.5×10-32=4.0×10-2m2.穿过线圈的磁通量Φ1=BS1=
5、0.50×4.0×10-22[穿过线圈的磁通量Φ2=BS2=0.50×4/(25π)Wb≈2.55×10-2Wb.所以,磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2Wb=5.5×10-3Wb点评 磁通量Φ=BS的计算有几点要注意:(1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积;B是匀强磁场中的磁感应强度.(2)磁通量与线圈的匝数无关,也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响.同理,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1也不受线圈匝数的影响.所以,直接用公式求Φ、ΔΦ时,不必去考虑线圈匝数n.2.如图
6、2所示,线圈平面与水平方向成θ角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为S,则穿过线圈的磁通量Φ=________.图2答案 BScosθ解析 线圈平面abcd与磁场不垂直,不能直接用公式Φ=BS计算,可以用不同的分解方法进行.可以将平面abcd向垂直于磁感应强度的方向投影,使用投影面积;也可以将磁感应强度沿垂直于平面和平行于平面正交分解,使用磁感应强度的垂直分量.解法一:把面积S投影到与磁场B垂直的方向,即水平方向a′b′cd,则S⊥=Scosθ,故Φ=BS⊥=BScosθ.解法二:把磁场B分
7、解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥,显然B∥不穿过线圈,且B⊥=Bcosθ,故Φ=B⊥S=BScosθ.点评 在应用公式Φ=BS计算磁通量时,要特别注意B⊥S的条件,应根据实际情况选择不同的方法,千万不要乱套公式.知识点二 感应电流的产生条件3.下列情况能产生感应电流的是( ) 图3A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动B.如图乙所示,条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时D.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一
8、直接通,当改变滑动变阻器的阻值时答案 BD解析 A中导体棒顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流,故A错;B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加,拔出时线圈中的磁通量减少,都有感应电流,故B正确;C中开关S一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,线圈中不产生感应电流,故C错;D中开关S接通,滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化,螺线管A的磁场
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