物理必修 第三册第2节 电磁感应现象及其应用学案

这是一份物理必修 第三册第2节 电磁感应现象及其应用学案，共10页。
1.知道磁通量的概念，通过计算磁通量的大小进一步了解定量描述磁场的方法。
2.理解什么是电磁感应现象。
3.掌握产生感应电流的条件。
4.了解电磁感应在生产生活中的应用
【重点】掌握只要闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。
一、磁通量
1．磁通量
(1)定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数叫作穿过这个面积的磁通量。
(2)计算公式：Φ＝BS，此公式的适用条件：
①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。
(3)单位：在国际制单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2。
(4)磁通量是一个只用大小就能描述的物理量，是标量。
2．磁通密度
磁感应强度又称磁通密度，B＝ eq \f(Φ,S)，其中S为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁感线条数。
3.磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算
(1)对磁通量的三点理解
①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．
②若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数．
③由Φ＝BS可知，磁通量的大小与线圈的匝数无关．
（2）匀强磁场中磁通量的计算
①B与S垂直时：Φ＝BS.B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．
②B与S不垂直时：Φ＝BS⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图所示，Φ＝BSsin θ.
③磁通量变化量的计算
当B与S垂直时，通常有以下两种情况：
(1)S不变，B改变，则ΔΦ＝ΔBS.
(2)S改变，B不变，则ΔΦ＝B·ΔS.
二、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．产生的电流叫作感应电流．
3．电磁感应
法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流．
5．发现电磁感应现象的意义
(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生．
(2)使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代．
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感应电流(如图所示)：
2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示)：
3.模仿法拉第的实验(如图所示)：
4.归纳结论
只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流．
5.感应电流是否产生的判断
（1）.感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：
①明确电路是否为闭合电路；
②判断穿过回路的磁通量是否发生变化．
（2）．判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断．即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化．
四. 电磁感应现象的应用
1．变压器
(1)作用：变压器是把交流电的电压升高或者降低的装置．
(2)构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯．
2．ABS系统
(1)ABS系统的作用：汽车紧急制动时，如果车轮被制动装置抱死，车轮将出现滑动，方向盘就会失灵，汽车将甩尾侧滑，可能发生严重的交通事故．为防止这种现象，人们发明了防抱死制动系统(ABS)．
(2)ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成．轮速传感器的作用是采集车轮转速信号，它是利用电磁感应现象测量车轮转速的．
3.计算机磁盘及磁记录
4.无线充电
5.动圈式话筒
【例1】(多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中正方形ABCD的边长为L，按图示位置放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下列说法中正确的是( )
A．通过ABCD平面的磁通量为BL2
B．通过BCFE平面的磁通量为eq \f(\r(2),2)BL2
C．通过ADFE平面的磁通量为零
D．通过整个三棱柱的磁通量为零
【例2】如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是( )
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
【例3】矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，如图所示，初位置时线框平面与B平行．求：
(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，穿过线框的磁通量Φ为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ为多少？

1．如图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1