2019_2020学年高考物理主题3电磁场与电磁波初步3电磁感应现象课件必修3.pdf
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1、3 电磁感应现象 主题3 电磁场与电磁波初步 学科素养与目标要求 科学探究: 1.通过实验探究产生感应电流的条件. 2.通过实验探究决定感应电动势大小的因素. 物理观念: 1.知道什么是电磁感应现象,掌握产生感应电流的条件. 2.理解磁通量的概念. 3.掌握法拉第电磁感应定律,并会进行有关计算. NEIRONGSUOYIN 内容索引 自主预习 达标检测 课时对点练 预习新知 夯实基础 检测评价 达标过关 注重双基 强化落实 重点探究 启迪思维 探究重点 自主预习 一、电磁感应现象 1.划时代的发现 (1)奥斯特在1820年发现了 ,即“电能生磁”. (2)1831年,法拉第发现了 ,即“磁能生
2、电”. 2.电磁感应现象:闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时,闭 合导体回路中就产生电流.物理学中把这类现象叫做 . 3.感应电流:由电磁感应产生的电流叫做 . 电流磁效应 电磁感应现象 电磁感应 感应电流 1.磁通量:用“穿过一个闭合导体回路的 条数的多少”来形象地理解 “穿过这个闭合导体回路的 ”. 2.感应电流的产生条件 只要穿过 导体回路的 发生变化,闭合导体回路中就有感应电流. 二、电磁感应的产生条件 磁感线 磁通量 闭合磁通量 1.感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势叫做 .在闭合回路中, 产生感应电动势的那部分导体相当于 . 2.产生条件:只要穿过电路的 发生改
3、变,在电路中就产生感应电动势. 3.磁通量的变化量: . 4.磁通量的变化率:磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间的 ,即单位 时间内 的变化量. 三、感应电动势 感应电动势 电源 磁通量 21 磁通量 比值 1.内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的 成 正比. 2.公式:E ,若有n匝线圈,则产生的感应电动势为:E . 3.国际单位:的单位是 (Wb),t的单位是秒(s),E的单位是 . 四、法拉第电磁感应定律 变化率 韦伯伏特 即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生.( ) (2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运
4、动时,电路中会产生感应电流. ( ) (3)感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比.( ) (4)感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关,磁通量变化越快,感应电 动势越大.( ) 2.某线圈共10匝,已知通过线圈的磁通量在20 s内由30 Wb均匀增大到40 Wb, 则线圈产生的感应电动势为_ V.5 重点探究 一、磁通量 1.定义:物理学中把磁场中穿过某一面积S的磁感线条数定义为穿过该面积 的磁通量. 2.单位:韦伯,符号:Wb. 3.公式:BS(BS). 4.意义:表示穿过某一面积的磁感线条数的多少. 5.引起磁通量变化的原因 (1)B变S不变. (2)B不变S变(如闭合电路的一部分在磁场
5、中做切割磁感线运动). (3)B不变S不变而B与S夹角变(如线圈转动). (4)B、S、中有两个量或三个量同时变. 例1 关于磁通量的概念,下列说法中正确的是 A.磁场中某处的磁感应强度越大,面积越大,则穿过线圈的磁通量一定就越大 B.放在某处的一个平面,穿过它的磁通量为零,则该处磁感应强度一定为零 C.磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而引起的 D.磁场中某处的磁感应强度不变,放在该处线圈的面积也不变,则磁通量一定 不变 解析 磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角 有关,所以A、B、D错,C对. 针对训练1 磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”.
6、 在图1所示磁场中,S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过S1、S2、 S3的磁通量分别为1、2、3且都不为0.下列判断正确的是 A.1最大 B.2最大 C.3最大 D.1、2、3相等 解析 磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少,从题图中可看出穿 过S1的磁感线条数最多,穿过S3的磁感线条数最少. 图图1 二、产生感应电流的条件 1.实验探究感应电流产生的条件 (1)闭合电路的部分导体切割磁感线 在初中学过,当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中会产生 感应电流,如图2所示. 图图2 导体棒左右平动、前后平动、上下平动,观察电流表的指针,把观察到的现 象记录在表
7、1中. 表1 导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向 向右平动向左向后平动不摆动 向左平动向右向上平动不摆动 向前平动不摆动向下平动不摆动 结论:只有左右平动时,导体棒切割磁感线,才有电流产生;前后平动、上 下平动,导体棒都不切割磁感线,没有电流产生. (2)向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中拔出 如图3所示,把磁铁的某一个磁极向线圈中插入,或从线圈中抽出,或静止地 放在线圈中. 图图3 观察电流表的指针,把观察到的现象记录在表2中. 表2 磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向 N极插入线圈向右S极插入线圈向左 N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动 N极从线圈中抽出
8、向左S极从线圈中抽出向右 结论:只有磁铁相对线圈运动时,才有电流产生;磁铁相对线圈静止时,没有 电流产生. (3)模拟法拉第的实验 如图4所示,线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端与电流 表连接,把线圈A装在线圈B的里面.观察以下四项操作中线圈B中是否有电流 产生. 图图4 把观察到的现象记录在表3中. 表3 操作现象 开关闭合瞬间有电流产生 开关断开瞬间有电流产生 开关闭合时,滑动变阻器的滑片不动无电流产生 开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片有电流产生 结论:只有当线圈A中电流变化时,线圈B中才有电流产生. 2.结论 不论用什么方法,不论何种原因,只要穿过闭合电路的磁通量发
9、生变化,闭 合电路中就有感应电流产生. 3.产生感应电流的条件 (1)闭合电路;(2)磁通量发生变化. 例2 线圈在长直导线电流的磁场中做如图5所示的运动:A向右平动,B向下平 动,C绕轴转动(ad边向里),D垂直于纸面向纸外做平动,E向上平动(E线圈有个 缺口),判断线圈中有没有感应电流. 图图5 答案 A、E中无感应电流;B、C、D中有感应电流 解析 在直导线电流磁场中的五个线圈,原来磁通量都是垂直纸面向里的.对 直线电流来说,离电流越远,磁场就越弱. A向右平动,穿过线圈的磁通量没有变化,故线圈中没有感应电流. B向下平动,穿过线圈的磁通量减少,必产生感应电流. C绕轴转动,穿过线圈的磁
10、通量变化(开始时减少),必产生感应电流. D离纸面越远,线圈中磁通量越少,线圈中有感应电流. E向上平动,穿过线圈的磁通量增加,但由于线圈没有闭合,因此无感应电流. 判断是否产生感应电流的关键是明确电路是否闭合,分清磁感线的疏密分布, 从而判断磁通量是否变化,而不是看磁通量的有无. 总结提升总结提升 三、法拉第电磁感应定律 如图是探究电磁感应的实验装置 1.图甲中观察磁铁N极插入或抽出线圈的过程中电流表指针的偏转情况,它说 明什么问题? 导学探究 答案 说明电路中产生了感应电动势. 2.电流表指针的偏转程度与感应电动势的大小有什么关系? 答案 指针偏转程度越大,感应电动势越大. 3.图乙中,闭
11、合回路中部分导线以不同速度水平切割磁感线,观察电流表指针 偏转角度有何不同? 答案 速度越大,指针偏转角度越大. 1.感应电动势 (1)由电磁感应产生的电动势叫感应电动势.在闭合电路中,产生感应电动势的 那部分导体相当于电源. (2)当电路闭合时,回路中有感应电流;当电路断开时,回路中没有感应电流, 但感应电动势仍然存在. 2.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率 的比较 (1)是状态量,是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数,当磁 场与回路平面垂直时BS. 知识深化 (2)是过程量,它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量,即 21. (3) 表示磁通量的变化快慢,即单位时
12、间内磁通量的变化量,又称为磁通量 的变化率. (4)t图象上某点切线的斜率表示磁通量的变化率 3.法拉第电磁感应定律 (1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过该电路的磁通量的变化率成正比. n为线圈的匝数,是磁通量的变化量. 电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率 .而与的大小、的大小没 有必然联系. (3)单位:的单位是韦伯(Wb),t的单位是秒(s),E的单位是Wb/s,E的国际单 位是V. (4)电磁感应现象的本质:在电磁感应现象中,一定产生感应电动势,不一定产 生感应电流.能否产生感应电动势是电磁感应现象的本质. 例3 关于感应电动势的大小,下列说法中正确的是 A.穿过线圈的
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