高中物理沪科版（2020）必修第三册第三节 磁通量 电磁感应现象优质课件ppt

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既然电流可以产生磁场，反过米磁场能否产生电流呢?
产生感应电流的条件是什么?
电力工业是一个国家经济发展的命脉，2019 年，我国发电装机容量已达19亿千瓦。电力的获得依赖于煤炭、水力、风力、核燃料等能源的转换。正是由于物理学家发现了磁场与电场之间的联系，才使得其他形式的能转变成电能成为现实。磁场有何性质?它与电场有何联系呢?为了进一步研究磁场的性质，以及磁场与电场之间存在的关系，物理学家引人了磁通量的概念。
如何定义一个物理量来描述通过物体某一面积磁感线的条数？
通过面积S相同时，磁感线越密（B越大），通过磁感线的条数越多
磁感应强度B相同时，垂直磁场方向面积越大（SCOSθ越大），通过磁感线的条数越多
磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。
疏密不同是如何体现的？
1、定义：磁感应强度 B 与垂直磁场方向的有效面积 S 的乘积 2、定义式：若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScsθ。式中Scs θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。
Φ = B·S⊥
②当B∥S时,磁通量Φ=0
3、单位：韦伯，简称韦 符号为Wb, 1 Wb＝1 T·m2=1v·s4、物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数5、磁通密度：垂直穿过单位面积的磁感线条数。即磁感应强度又叫磁通密度定义式： B = Φ/S⊥ 故磁感应强度B的另一个单位:Wb/m2 1 Wb/m2 =1T
6、磁通量是标量，但有正、负，正、负只表示穿过平面的方向。当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。
Φ = - BS
Φ =( B1 -B2 )S
说明：通过某一平面的磁通量的大小，可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中，磁感应强度越大的地方，磁感线越密。因此，B越大，S越大，磁通量就越大，意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和。即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量。
磁通量变化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差
磁通量的变化一般有三种形式: 1、B不变，有效面积S变化 2、B变化，S不变 3、B和S同时变化
两根直导线通以如图的电流，且将磁场分成了四个区域，则这四个区域中，磁场加强的是哪个区域？
奥斯特发现电流磁效应的实验揭示了电现象与磁现象之间的联系。自然界的许多规律都具有对称性，对称性是人类认识自然界的一个重要法则。那么电和磁是否也具有对称性?英国物理学家法拉第(图11-22)就认为电与磁应该是一对和谐的对称现象。
经过近十年的艰苦探索，1831年，法拉第对此终于有所发现。如图11-23所示，在软铁环的A侧接好导线，把B侧的线圈接到灵敏电流计上，再把A侧的线圈接到电池组上;当A侧电路接通的瞬间，法拉第看到B侧灵敏电流计的指针立即明显偏转，这就表明B侧的线圈中出现了电流;当A侧电路断开时，他又看到指针向相反方向偏转。由于通电线圈产生磁场，法拉第把他发现的这种由磁产生电流的现象正式定名为电磁感应(electrmagnetic inductin)现象，产生的电流就叫做感应电流(inductin current)。
将螺线管与电流计组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管，实验现象
当磁铁和线圈发生相对运动时，回路中有感应电流产生；当磁铁和线圈相对静止时，回路中无感应电流
探究2：模拟法拉第的实验线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面，实验现象如下：
当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
1 ．结论：无论用什么方法，只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电流中就会有感应电流产生2 ．产生感应电流的条件：（感应电流有无的判断依据） （1）电路闭合 （2）磁通量发生变化
线圈内的磁场强弱发生变化时，是否一定产生感应电流?将一块条形磁体固定在一个特殊圆锥曲面的上端，该圆锥外曲面的形状恰好沿着条形磁体的磁感线(图11-28)。将一根导线两端连接微电流传感器的输人端(或者灵敏电流计);再将导线环绕在圆锥外曲面的下端。沿曲面拉动导线，使导线沿着圆锥外曲面向上滑动。该导线组成的闭合回路内的磁场变强，但是微电流传感器(或者灵敏电流计)却没有检测到感应电流。
新中国成立以来，我国电力工业在火力发电、水力发电、风力发电和核能发电等领域都取得了举世瞩目的成就。尤其在核能发电领域，我国自主研发的第三代核电“华龙一号”发电机(图11-19)具有多项设计创新，其安全指标和技术性能都达到了国际三代核电技术的先进水平。但归根结底，无论是火力发电、水力发电、风力发电，还是核电站的发电，都是利用了电磁感应的基本原理。
【例题1】下列图中能产生感应电流的是(　　)
【解析】根据产生感应电流的条件可判断：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，穿过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，ΔΦ＝0，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流。【答案】B
【例题2】如图所示的装置，在下列各种情况中，不能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是（ ）A.开关S闭合或断开的瞬间B.开关S闭合后，电路中电流稳定时C.开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D.把螺线管内铁芯迅速抽出的过程中
A．G1、G2中都有电流通过B．G1、G2中都没有电流通过C．只有G1中有电流通过D．只有G2中有电流通过【解析】虽然线圈abcd构成的闭合回路中没有磁通量的变化，但电流表G2与金属导轨构成的闭合回路中磁通量发生变化，有感应电流流过G1和G2，所以A对。【答案】A
1.如图所示A、B两个同心圆处于一个垂直的匀强磁场当中，则有（　）A.　　　　　B. C.　　　　　D.无法确定
如图所示A、B两个同心圆中有垂直于环面的匀强磁场，则有（　）A.　　　　　B. C.　　　　　D.无法确定
2．如图4－1－6所示，能产生感应电流的是(　　)A．磁铁向下运动B．磁铁停在线圈中不动C．磁铁向上运动D．只要有磁铁就一定有电流
3、如图4－1－8所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属线框共面，第一次将金属线框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属线框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)A．ΔΦ1＞ΔΦ2　　　　B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．不能判断
解析：选C.设线框在位置Ⅰ时的磁通量为Φ1，在位置Ⅱ时的磁通量为ΦⅡ，直线电流产生的磁场在Ⅰ处比在Ⅱ处要强，ΦⅠ＞ΦⅡ.将线框从Ⅰ平移到Ⅱ，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ；将线框从Ⅰ绕cd边转到Ⅱ，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以ΔΦ2＝|(－ΦⅡ)－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ(以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负)．故正确选项为C.
4、 如图4－1－9所示，直导线中通以电流I，矩形线圈与通电直导线共面，下列情况中能产生感应电流的是( 　　)A．电流I增大时B．线圈向右平动C．线圈向下平动D．线圈绕ab边转动
5、如图L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则(　　)A．当L中的电流发生变化时，环中有感应电流B．当M左右平移时，环中有感应电流C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流
6. 矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在一个平面内，线圈的两个边与导线平行。下列哪种情况线圈中产生感应电流？ （1）在这个平面内，线圈远离或靠近长直导线时；（2）在这个平面内，线圈沿着平行与导线的方向上下运动时；（3）线圈以AB边为轴转动时；（4）线圈以AD边为轴转动时；（5）线圈以长直导线为轴转动时；（6）长直导线中的电流发生变化时；（7）在中心点不变的情况下，把矩形线圈ABCD拉成圆形时。
答案：（1）（3）（4）（6）（7）