高中物理教科版 (2019)必修 第三册3 电磁感应现象及其应用课文内容ppt课件

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1.了解电磁感应现象及相关的物理学史。2.通过实验探究产生感应电流的条件。3.能运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生。
1.通过探究感应电流产生的条件形成科学探究方法。2.通过了解人类探究电磁感应现象的过程,体会并培养探究自然规律的科学态度和科学精神,形成科学态度与责任。
一、电磁感应现象的发现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。
3.法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类:
4.电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象命名为电磁感应,产生的电流叫作感应电流。
二、感应电流产生的条件1.探究方法(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示):
结论:当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中有感应电流产生。
(2)模仿法拉第的实验(如图所示):
结论:引起“感应”的必要条件是穿过B线圈的磁通量发生变化。
2.归纳结论只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流产生。3.如图所示,当磁铁靠近或远离线圈时,电流表的指针是否发生偏转?若将磁铁放入线圈不动时,电流表的指针是否发生偏转?
提示:当磁铁靠近或远离线圈时电流表的指针发生偏转,当磁铁放入线圈不动时电流表的指针不偏转。
三、电磁感应规律的发现对社会发展的意义1.发明了人类历史上第一台感应发电机,使人类进入了电气时代。2.为生产、生活和科研等各个领域的电气化、自动化、信息化奠定了基础。3.对于人们认识物质世界及其统一性,在科学思想和科学方法的发展和创新等方面,有着深刻的意义。4.麦克斯韦在此基础上建立了电磁场理论,并预言了电磁波的存在,为信息时代的到来奠定了基础。5.发电机和电动机有何区别?提示:发电机是动起来后产生了电,而电动机是有了电才动起来。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)有电流即生磁场。(　　)(2)有磁场即生电流。(　　)(3)静止的电荷周围也能产生磁场。(　　)(4)导体棒切割磁感线不一定产生感应电流,但若垂直切割,则一定产生感应电流。(　　)(5)穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,一定产生感应电流。(　　)(6)穿过闭合导体回路磁通量为0的时刻,回路中无感应电流。(　　)
2.下列选项中能产生感应电流的是(　　)
答案:B解析:A项中线圈没有闭合,不能构成闭合回路,无感应电流产生;C项中穿过闭合线圈的磁通量始终为零,不发生变化;D项中,闭合线圈在匀强磁场中平动,穿过线圈的磁通量不变化,故A、C、D错误。B项中,闭合回路的面积增大,穿过回路的磁通量增大,有感应电流产生,故B正确。
3.哪些情况可以引起磁通量Φ的变化?提示:磁通量的变化有三种情况,由Φ=BS可知:(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化;(2)磁感应强度B变化,有效面积S不变;(3)磁感应强度B和有效面积S同时发生变化。
我们在唱歌时,歌声通过话筒到达放大器后经扬声器还原出歌声,你知道话筒和扬声器的工作原理有什么区别吗?
提示:话筒工作时,膜片振动带动线圈在永久磁铁中振动产生感应电流,电流经过放大器到达扬声器的线圈中,扬声器的线圈在磁场力的作用下产生振动,带动纸盆振动发声。
1.区别:“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程,要抓住过程的本质,“动电生磁”是指运动电荷周围产生磁场;“动磁生电”是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流。“动电生磁”中的“动”是运动的意思,电荷相对磁场运动;“动磁生电”中的“动”是变化的意思。要从本质上来区分它们。2.联系:二者都是反映了电流与磁场之间的关系。
电生磁为电流的磁效应,而磁生电为电磁感应。
【例题1】 下列属于电磁感应现象的是(　　)A.通电导体周围产生磁场B.磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动C.由于导体自身电流发生变化,在回路中产生感应电流D.电荷在磁场中定向移动形成电流答案:C解析:根据引起感应电流的原因的五类情况可知,导体中自身电流变化在回路中产生感应电流为电磁感应现象,C正确。
是否为电磁感应现象的判断方法(1)由磁生电的现象都是电磁感应现象。(2)所有的电磁感应现象都与变化和运动相联系。
【变式训练1】 (多选)下列现象中,能表明电和磁有联系的是(　　)A.摩擦起电B.两块磁铁相互吸引或排斥C.小磁针靠近通电导线时偏转D.磁铁插入闭合线圈过程中,线圈中产生感应电流答案:CD解析:摩擦起电是静电现象;两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象;小磁针靠近通电导线时偏转,说明“电生磁”;磁铁插入闭合线圈过程中,线圈中产生感应电流,说明“磁生电”。C、D表明电和磁有联系。
试分析下列几种情况下磁通量变化的原因。
提示:(1)如图(a)所示,磁感应强度B不变,有效面积S发生变化,引起磁通量的变化。(2)如图(b)所示,有效面积S不变,磁感应强度B发生变化,引起磁通量的变化。(3)如图(c)所示,磁感应强度B不变,线圈平面与磁感应强度B之间的夹角发生变化,导致有效面积变化,引起磁通量的变化。
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(a)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(b)所示]:
3.模仿法拉第的实验[如图(c)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,闭合导体回路中就有感应电流产生。
【例题2】 如图所示,矩形线框abcd由静止开始运动,若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大,则线框的运动情况应该是(　　)
A.向右平动(ad边还没有进入磁场)B.向上平动(ab边还没有离开磁场)C.以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)D.以ab边为轴转动(转角不超过90°)
答案:A解析:选项A和D所描述的情况,线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大,D情况下S变小),穿过线框的磁通量均改变,由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流。而选项B、C所描述的情况,线框中的磁通量均不改变,不会产生感应电流。
判断电路中是否产生感应电流,关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。分析磁通量是否发生变化就必须要弄清楚相关磁场的磁感线分布情况,而对于立体图,往往还需要将立体图转换为平面图,如转化为俯视图、侧视图等。
【变式训练2】 在以下实验中,能观察到电流表指针偏转的是(　　)A.把螺线管与电池两极连接,将绝缘直导线穿过螺线管,再在直导线两端连接电流表B.用两根4 m的导线平行放置,在相隔约两张纸厚的距离,先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流表相连C.先把磁极放入螺线管中,再让螺线管和电流表相接构成一个回路D.把A、B两个线圈绕在同一个铁环上,A线圈接入电流表,B线圈接到电源上,在给B线圈通电或断电的瞬间
答案:D解析:直线电流平行于螺线管内的磁场方向,磁通量始终为零,不会产生感应电流,电流表指针不会发生偏转,故A错误;通过导线的电流不变,通过另一条导线和电流表构成的回路磁通量不变,不会产生感应电流,电流表指针不会发生偏转,故B错误;磁极放入螺线管中不动,通过螺旋管的磁通量不变,不会产生感应电流,电流表指针不会发生偏转,故C错误;在给B线圈通电或断电的瞬间,通过A线圈的磁通量增大或减小,A线圈会产生感应电流,电流表指针会发生偏转,故D正确。
1.(电磁感应现象的认识)下列现象中,属于电磁感应现象的是(　　)A.通电线圈在磁场中转动B.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流C.磁铁吸引小磁针D.小磁针在通电导线附近发生偏转答案:B解析:线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应,B正确。A中通电线圈在磁场中转动是因为受安培力作用,错误。D是电流的磁效应,错误。C中磁铁吸引小磁针是磁场的作用,错误。
2.(产生感应电流的判断)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是(　　)A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表示数的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,一段时间后观察电流表示数的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表示数的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表示数的变化
答案:D解析:同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件,电路中才会产生感应电流。本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化,并不满足产生感应电流的条件,故都不正确。磁铁插入线圈时,虽有短暂电流产生,但未能及时观察,C项错误。在给线圈通电、断电瞬间,会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化,产生感应电流,因此D项正确。
3.(产生感应电流的判断)(多选)如图所示,正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中,A向右平动,B向下平动,C绕轴转动(ad边向外),D向上平动(D线圈有个缺口),则线圈中能产生感应电流的是(　　)
答案:BC解析:在通电长直导线的磁场中,四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的,离导线越远,磁场就越弱。A向右平动,穿过线圈的磁通量没有变化,故A线圈中没有产生感应电流;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,穿过线圈的磁通量不断变化,必产生感应电流;D向上平动,穿过线圈的磁通量增加,但由于线圈不闭合,因此无感应电流。
4.(产生感应电流的条件)下图为研究感应电流产生条件的实验电路图。
(1)请在图中连线,把实验装置连接完整。(2)开始实验时,滑动变阻器滑片P应该放置在　　　(选填“a”或“b”)端。 (3)闭合开关后,请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法:①　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　　　;③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案:(1)见解析图　(2)a　(3)①断开开关②插入或拔出线圈A　③移动滑动变阻器的滑片
解析:(1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱接入电路,再将灵敏电流计与线圈B串联成另一个回路,电路图如图所示。