第1、2節(jié)劃時代的發(fā)現(xiàn)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件,第四章電磁感應(yīng),第一篇模塊同步導(dǎo)學(xué)篇,知識一電磁感應(yīng)的探索歷程基礎(chǔ)梳理1“電生磁”的發(fā)現(xiàn)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”的發(fā)現(xiàn)1831年，英國物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象3法拉第的概括法拉第把引起感應(yīng)電流的原因概括為五類：(1)變化的_；(2)變化的_；,奧斯特,法拉第,電流,磁場,(3)_的恒定電流；(4)_的磁鐵；(5)在磁場中運動的_4電磁感應(yīng)法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫_5發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義(1)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加完善，宣告了_作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生(2)使人們找到了_的條件，開辟了人類的電氣化時代,運動,運動,導(dǎo)體,感應(yīng)電流,電磁學(xué),磁生電,判斷：(1)有電流即生磁場()(2)有磁場即生電流()(3)靜止的電荷周圍也能產(chǎn)生磁場()答案(1)(2)(3),釋疑解難1電流的磁效應(yīng)與電磁感應(yīng)現(xiàn)象的區(qū)別與聯(lián)系(1)區(qū)別：“動電生磁”和“動磁生電”是兩個不同的過程，要抓住過程的本質(zhì)，動電生磁是指運動電荷周圍產(chǎn)生磁場；動磁生電是指線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化而在閉合線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流動電生磁中的動是運動的意思，電荷相對磁場運動，動磁生電中的動是變化的意思要從本質(zhì)上來區(qū)分它們(2)聯(lián)系：二者都是反映了電流與磁場之間的關(guān)系,2發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義(1)電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生(2)電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們找到了“磁生電”的條件，開辟了人類的電氣化時代(3)通過法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的過程，我們應(yīng)該清楚地看到：法拉第在作出偉大發(fā)現(xiàn)的過程中，也受著歷史局限性的束縛思維定式的影響使他在很長一段時間內(nèi)徘徊不前，但他沒有放棄，他通過偶然發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，經(jīng)過深入探究，終于找到了將磁轉(zhuǎn)化為電的途徑,學(xué)后自測1下列屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場B磁場對感應(yīng)電流發(fā)生作用，阻礙導(dǎo)體運動C由于導(dǎo)體自身電流發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流D電荷在磁場中定向移動形成電流C根據(jù)引起電流原因的五類情況可知，導(dǎo)體自身電流發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流為電磁感應(yīng)現(xiàn)象,知識二磁通量的計算公式和物理意義基礎(chǔ)梳理1磁通量的計算(1)公式：BS.(2)適用條件：_；S是_磁場的有效面積(3)單位：韋伯，1Wb1_.2磁通量的物理意義(1)可以形象地理解為磁通量就是穿過某一面積的_的條數(shù)(2)同一個平面，當(dāng)它跟磁場方向垂直時，磁通量_，當(dāng)它跟磁場方向平行時，磁通量為_.,勻強磁場,垂直,Tm2,磁感線,最大,0,判斷：(1)磁通量計算公式BS，可計算任何磁場的磁通量()(2)同一勻強磁場中兩個面積不同的線圈，磁通量可能相同()(3)在勻強磁場中穿過某一閉合回路的磁通量可以為0.()答案(1)(2)(3),釋疑解難1對磁通量的理解(1)BS的含義：BS只適用于磁感應(yīng)強度B與面積S垂直的情況當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾角為時，即SScos，則有BSBScos，即等于B與S在垂直于B方向上分量的乘積如圖甲所示,(2)面積S的含義：S不一定是某個線圈的實際面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積如圖乙所示，S應(yīng)為線圈面積的一半(3)多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大小(4)磁通量正負之分磁通量的正負是這樣規(guī)定的：任何一個平面都有正反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿入時磁通量為正值，則磁感線從反面穿入時磁通量為負值若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條數(shù)為2則磁通量等于穿過該平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)，即12.磁通量的正負既不表示大小，也不表示方向，僅是為了計算方便而引入的,2磁通量變化的計算(1)磁感應(yīng)強度B不變，有效面積S變化時，21BS.(2)磁感應(yīng)強度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變時，穿過回路中的磁通量的變化量21BS.(3)磁感應(yīng)強度B和回路面積S同時變化時，21B2S2B1S1.(4)由于磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，同理，磁通量的變化21也不受線圈匝數(shù)的影響,學(xué)后自測2如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是(),A如圖位置時等于BSB若使框架繞OO轉(zhuǎn)過60角，磁通量為BSC若從初始位置轉(zhuǎn)過90角，磁通量為零D若從初始位置轉(zhuǎn)過180角，磁通量變化為2BSACD如圖所示位置時，磁感線與線框平面垂直，BS.當(dāng)框架繞OO軸轉(zhuǎn)過60時可以將原圖改畫成從上面向下看的俯視圖，如圖所示，BSBScos60BS.所以選項B錯轉(zhuǎn)過90時，線框由與磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫校?.線框轉(zhuǎn)過180時，磁感線仍然垂直穿過線框，只不過穿過方向改變了因而1BS，2BS，|21|2BS.,知識三探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件基礎(chǔ)梳理1探究導(dǎo)體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流(如圖所示)：,無,無,有,不變,2.探究磁鐵在通電螺線管中運動是否產(chǎn)生電流(如圖所示)：,不變,3.模仿法拉第的實驗(如圖所示)：,變化,不變,4.歸納結(jié)論只要穿過_導(dǎo)體回路的_發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流判斷：(1)導(dǎo)體棒切割磁感線不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流，但若垂直切割，則一定產(chǎn)生感應(yīng)電流()(2)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流()(3)穿過閉合導(dǎo)體回路磁通量為0的時刻，回路中無感應(yīng)電流()答案(1)(2)(3),閉合,磁通量,釋疑解難感應(yīng)電流產(chǎn)生的必要條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，所以判斷感應(yīng)電流有無時必須明確以下兩點：1明確電路是否為閉合電路,2判斷穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化穿過閉合電路的磁通量變化情況列表如下：,學(xué)后自測3關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是()A只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生B穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生C線圈不閉合時，即使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中也沒有感應(yīng)電流D以上說法都不正確,C對閉合電路而言，磁通量必須變化，閉合電路中才有感應(yīng)電流，僅有磁通量但不變化，是不會產(chǎn)生感應(yīng)電流的，故A選項錯；如果線圈(或螺線管)不閉合，即使穿過它的磁通量發(fā)生變化，線圈中也不會有感應(yīng)電流，故B、D項錯誤；C項正確,1奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象2引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因主要有五類，分別是變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體3只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流,命題一雙向磁場與非勻強磁場的磁通量1雙向磁場的磁通量的比較磁通量大小的比較和磁通量大小的計算還要注意線圈所在位置處的磁場是單向磁場還是雙向磁場，對條形磁鐵、蹄形磁鐵、環(huán)形電流、通電直導(dǎo)線磁場的分布要熟悉,磁通量，通俗地說，就是穿過某個面的磁感線的凈條數(shù)，所以如果同時有相反兩個方向的磁感線穿過某一線圈，總的磁通量應(yīng)該計算磁感線的凈條數(shù)磁通量雖然是標量，卻有正負之分如圖所示，套在條形磁鐵外部的線圈A和B所在的平面內(nèi)，既有向上的磁感線，又有向下的磁感線，凈條數(shù)應(yīng)該是二者之差,2非勻強磁場中磁通量的變化特點單根通電直導(dǎo)線周圍的磁場是非勻強磁場，磁感線分布的特點是，離導(dǎo)線越近的地方磁場越強，越遠的地方磁場越弱，盡管不能直接用BS計算磁通量，但是可以定性比較線圈在導(dǎo)線附近運動時磁通量的變化情況兩條平行直導(dǎo)線如果通有大小相等的同向電流，兩導(dǎo)線之間的磁場如圖所示，兩導(dǎo)線正中間磁場最弱，越靠近導(dǎo)線，磁場越強，同時注意兩導(dǎo)線附近磁場的方向是不同的如果一個線圈在兩導(dǎo)線之間從左向右運動，可以看出，穿過線圈的磁通量大小先減小后增大，而磁場的方向先向里后向外對于兩平行直導(dǎo)線之間的磁場，要注意一個特殊位置，即關(guān)于兩平行直導(dǎo)線對稱的位置，若兩導(dǎo)線電流方向相同，該處磁感應(yīng)強度為0，這個對稱位置即為這個磁場的分界線，分界線兩側(cè)磁場反向且關(guān)于分界線大小對稱,經(jīng)典例題例1如圖所示兩個環(huán)a和b，其面積SaSb，它們套在同一條形磁鐵的中央，試比較穿過環(huán)a、b的磁通量的大小,【思路點撥】條形磁鐵內(nèi)部、外部均有磁場總的磁場的方向磁鐵內(nèi)部向上的磁感線條數(shù)相同根據(jù)外部“返回”的磁感線多少確定磁通量的大小【嘗試自解】_【解析】我們?nèi)魪纳贤驴矗瑒t穿過環(huán)a、b的磁感線如圖所示，磁感線有進有出相互抵消后，即a出進，b出進，得ab.【答案】ab,由此可知，若有像圖乙所示的磁場，在求磁通量時要按代數(shù)和的方法求總的磁通量若穿過某個面的磁場是雙向的，那么穿過這個面的總的磁通量指的是磁感線的凈條數(shù),一題多變在例1中，若將a線圈向上移動一段合適的距離，a、b兩線圈的磁通量可能相等嗎？解析a線圈向上移動時，磁鐵外側(cè)穿過a線圈向下的磁感線比原位置處密集，而a線圈面積較小，所以穿過a、b兩線圈向下的磁感線條數(shù)可能相同，所以a、b線圈的磁通量可能相等答案見解析,命題二感應(yīng)電流是否產(chǎn)生的判斷經(jīng)典例題例2如圖所示，矩形線框abcd由靜止開始運動，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流且磁通量逐漸變大，則線框的運動情況應(yīng)該是(),A向右平動(ad邊還沒有進入磁場)B向上平動(ab邊還沒有離開磁場)C以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(ad邊還沒有轉(zhuǎn)入磁場)D以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)角不超過90)【思路點撥】解答本題時應(yīng)把握以下兩點：(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化(2)判斷線框做各種運動時穿過線框的磁通量是否發(fā)生變化【嘗試自選】_,【解析】選項A和D所描述的情況，線框在磁場中的有效面積S均發(fā)生變化(A情況下S增大，D情況下S變小)，穿過線框的磁通量均改變，由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件知線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流而選項B、C所描述的情況中，線框中的磁通量均不改變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D中磁通量大小變小【答案】A,是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，歸根到底要看是否符合產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個條件，而不是看導(dǎo)體是否切割磁感線一題多變?nèi)衾?題中的磁場滿足：Bkt(k0)，且線框在圖中位置不動，分析線框中是否有感應(yīng)電流解析B不斷變化，穿過線框的磁通量發(fā)生變化，故線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流答案見解析,1.如圖所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電導(dǎo)線ef.已知ef平行于ab，當(dāng)ef豎直向上平移時，ef中的電流I產(chǎn)生的磁場穿過圓面積的磁通量將()A逐漸增大B逐漸減小C始終為零D不為零，但保持不變,C利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場，考慮到磁場具有對稱性，可以知道，穿過線圈的磁感線的條數(shù)與穿出線圈的磁感線條數(shù)是相等的，故選C.,2有一正方形閉合線圈，在足夠大的勻強磁場中運動圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(),DA中線圈不切割磁感線，所以A中線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生即使切割了磁感線，也不能保證就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，比如B和C中的線圈豎直邊切割了磁感線，但閉合線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，故B、C中的線圈也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,3如圖所示，豎直閉合矩形線框abcd與豎直通電導(dǎo)線MN緊靠在一起且相互絕緣，邊ab、cd關(guān)于MN對稱線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()AMN中電流變大B線框向右平動C線框向下平動D線框以MN為軸轉(zhuǎn)動,B圖示位置時線框中磁