4.2探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件

第四章電磁感應(yīng)磁通量1、定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，我們把B和S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量溫故知新

2、公式：Φ=B·S

注：要求B與面積要垂直。Φ=B·S

·sinθ不垂直時(shí)：S/Ss的含義：閉合回路包含磁場(chǎng)的那部分有效面積3.標(biāo)量：

正負(fù)的規(guī)定：任何一個(gè)面都有正反兩個(gè)面，若規(guī)定磁感線從正面穿入為正，則從反面穿入為負(fù)4.單位:過(guò)一個(gè)平面若有方向相反的兩個(gè)磁通量，則這時(shí)的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)有正負(fù)

韋伯符號(hào)：Wb1Wb=1T·m2例：一個(gè)面積是S的面，垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，則穿過(guò)該面的磁通量Φ=

。如果該面轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)60°則穿過(guò)該面的磁通量為

.如果該面轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)180°則穿過(guò)該面的磁通量改變了

。BS0.5BS2BS

描述穿過(guò)某一面積磁感線的條數(shù)。穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)越多，Ф就越大5.物理意義:

當(dāng)有相反方向的的磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和B’）穿過(guò)同一個(gè)平面（與磁場(chǎng)方向垂直的面積為S）時(shí)，按照磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，B和B’合矢量的大小為|B-B’|，穿過(guò)平面S的磁通量為|B-B’|S＝|BS-B’S|＝|Φ-Φ’|。磁通量的物理意義可用磁感線的條數(shù)形象地說(shuō)明，所以穿過(guò)平面S的磁通量|Φ-Φ’|可以理解為相反方向穿過(guò)平面S的磁感線相抵消之后剩余的磁感線的條數(shù)。

描述穿過(guò)某一面積磁感線的條數(shù)。穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)越多，Ф就越大5.物理意義:當(dāng)有相反方向的的磁場(chǎng)穿過(guò)同一個(gè)平面時(shí)，穿過(guò)平面S的磁通量可以理解為相反方向穿過(guò)平面S的磁感線相抵消之后剩余的磁感線的條數(shù)。7.磁通量的變化量ΔФ

＝Ф2－Ф1磁通量的變化一般有三種形式

1、B不變，S變化

2、B變化，S不變

3、B、S之間的夾角變化6磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)

在初中，我們初步學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但是，到底什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？磁場(chǎng)要產(chǎn)生電流要滿足什么條件呢？我們了解得還不夠全面，今天我們?cè)谶M(jìn)一步研究這些問(wèn)題。探究一1.導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流如圖所示，將可移動(dòng)導(dǎo)體AB放置在磁場(chǎng)中，并和電流表組成閉合回路．實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象如下：探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件

歸納：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，什么情況下能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流？

閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。探究二

磁鐵動(dòng)作

表針擺動(dòng)方向

磁鐵動(dòng)作

表針擺動(dòng)方向N極插入線圈S極插入線圈N極停在線圈中S極停在線圈中N極從線圈拔出S極從線圈拔出歸納：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，什么情況下能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流？只有磁體和導(dǎo)體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才有電流產(chǎn)生。磁鐵相對(duì)線圈靜止時(shí)，沒(méi)有電流產(chǎn)生。偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)010203040G010203040G

通過(guò)前面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以得到什么結(jié)論？

只有磁體和導(dǎo)體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才有電流產(chǎn)生。磁鐵相對(duì)線圈靜止時(shí)，沒(méi)有電流產(chǎn)生。想一想：這個(gè)結(jié)論是不是普遍適用的呢？探究三探究三模擬法拉第實(shí)驗(yàn)歸納：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，什么情況下能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流？

只有當(dāng)線圈A中電流發(fā)生變化，線圈B中才有感應(yīng)電流分析論證：

（依據(jù)Φ=B·S

或磁感線條數(shù)分析）

探究一分析：如圖甲所示，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的導(dǎo)體框架abcd，當(dāng)導(dǎo)體棒PQ在框架上滑動(dòng)時(shí)，閉合電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖乙所示，abcd方框的一部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中上下平動(dòng)，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流。

由以上討論可見(jiàn)，導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還得看穿過(guò)閉合回路的磁通量是否發(fā)生變化。歸納總結(jié)無(wú)論用什么辦法，只要穿過(guò)閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：

利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、閉合回路2、磁通量發(fā)生變化

電路閉合和磁通量變化是根本！一、磁通量與磁通量的變化1．磁通量的定義式：Φ＝BS.2．磁通量的單位為韋伯，符號(hào)Wb.3．判斷穿過(guò)回路的磁通量是否發(fā)生變化．大致有以下幾種情況：(1)由于磁場(chǎng)變化而引起穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，即S不變，B變化．如下圖所示當(dāng)線圈靠近條形磁鐵的N極時(shí)(線圈面積不變)。由于離N極近處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B較強(qiáng)，使得線圈內(nèi)部空間的磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，而線圈所包圍的面積不變，因此線圈的磁通量增大。(2)由于閉合回路的面積S發(fā)生變化而引起磁通量變化，即B不變，S變化．如下圖所示，金屬導(dǎo)體框架處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ab左右滑動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起閉合回路的面積變化，從而引起穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化．(3)線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角θ發(fā)生變化時(shí)，引起穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，即B、S不變，θ變化．(4)磁場(chǎng)、線圈面積都變化時(shí)，也可引起穿過(guò)線圈的磁通量變化．二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件．1．不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．2．在閉合電路中有磁通量但不變化，即使磁場(chǎng)很強(qiáng)，磁通量很大，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件：一個(gè)是電路必須是閉合的；另一個(gè)是穿過(guò)電路本身的磁通量發(fā)生變化．二者缺一不可．(1)即使導(dǎo)體真“切割”了磁感線，也不能保證就能產(chǎn)生感應(yīng)電流．圖甲，盡管導(dǎo)體“切割”了磁感線(勻強(qiáng)磁場(chǎng))，但磁通量沒(méi)變化，沒(méi)有感應(yīng)電流；圖乙，導(dǎo)體框的一部分導(dǎo)體“切割”了磁感線，穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)越來(lái)越少，線框中有感應(yīng)電流；圖丙，閉合導(dǎo)體在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，切割了磁感線，同時(shí)穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)減少，線框中有感應(yīng)電流．三、對(duì)導(dǎo)體切割磁感線的理解及注意的問(wèn)題．(2)即使是閉合回路的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，也不能保證一定存在感應(yīng)電流．如圖所示，線框abcd的一部分在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中上下平動(dòng)．盡管是部分切割，但同樣在線框中沒(méi)有感應(yīng)電流（磁通量沒(méi)變）．A．G1、G2中都有電流通過(guò)B．G1、G2中都沒(méi)有電流通過(guò)C．只有G1中有電流通過(guò)D．只有G2中有電流通過(guò)如圖所示，導(dǎo)線框abcd放在光滑的平行導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，現(xiàn)使導(dǎo)線框abcd向右運(yùn)動(dòng)，G1、G2是兩只電流表，則(

)A例題：答案：整個(gè)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量先增加再減少再增加最后減少．

一根通有恒定電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線MN，另有一閉合的線圈P位于導(dǎo)線的正下方，如圖甲所示．現(xiàn)使線圈P豎直向上運(yùn)動(dòng)到MN的上方的過(guò)程中，穿過(guò)P的磁通量如何變化？一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向右，一面積為S的矩形線圈abcd如圖所示放置，平面abcd與豎直方向成θ角，將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)180°角，則穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化量為(

)

A．0

B．2BSC．2BScosθD．2BSsinθC勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框，在下列四種情況下，線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)A．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)B．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)C．線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)D．線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)答案：C假如未來(lái)某一天中國(guó)的宇航員登上月球(如圖)，想探測(cè)一下月球表面是否有磁場(chǎng)，他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈，則下列推斷正確的是(

)

A．直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來(lái)判斷磁場(chǎng)的有無(wú)B．將電流表與線圈組成回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，如電流表無(wú)示數(shù)，則可判斷月球表面無(wú)磁場(chǎng)C．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如電流表有示數(shù)，則月球表面有磁場(chǎng)D．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，如電流表無(wú)示數(shù)，則可判斷月球表面無(wú)磁場(chǎng)C

例1：試判斷下述說(shuō)法的正確性：1．當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生。()2．當(dāng)線圈中的磁通量很大時(shí)，就有感應(yīng)電流。