为什么闭合电路欧姆定律教案所在处的磁感应强度发生变化时,电路中

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高中物理 电磁感应现象全章复习课时(1课时)教案 人教版二册.doc 6页
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高中物理 电磁感应现象全章复习课时(1课时)教案 人教版二册
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全章复习课时(2课时)第1课时
一、知 识 结 构
二、重点、难点分析
(一)磁通量、磁通量的变化及磁通量的变化率
磁通量 磁通量变化△ 磁通量变化率
意义 某时刻穿过某个面的磁感线的条数 某一段时间内穿过某个面的磁通量的变化 穿过某个面的磁通量变化的快慢
大小 =·Sn
Sn是与B垂直的面的面积,即S在与B垂直方向上的投影 △=2-1
或△= S·△ =·
实例 如图17—1—1所示
矩形线圈长L1,宽L2,
在匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω转动。
从图示位置开始计时,线圈转过90°
(平均变化率)
附注 线圈平面与磁感线平行时△=0,但即时变化率最大;
线圈平面与磁感线垂直时最大,但即时变化率=0.
(二)电磁感应现象
当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,在闭合回路中产生感应电流的现象叫电磁感应现象.
由可知有三种情况可以使闭合电路中产生感应电流:
1.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动,实际上此时闭合电路的面积发生变化,引起闭合回路中磁通量的变化;
2.闭合电路所在处磁场的磁感应强度发生变化,引起闭合回路中磁通量变化;
3.闭合电路在磁场中转动,其垂直于磁感线的面积发生变化,引起闭合回路中的磁通量变化.
注意,若电路不闭合,则在电路两端产生感应电动势,而电路中没有感应电流.
(三)法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比: ,这里注意区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率,前面已给出对照表.
公式 计算出来的是在 时间内的平均感应电动势,而瞬时感应电动势要取 时的极限值.
(四)楞次定律
感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系:因──穿过闭合电路的磁通量发生变化,果──产生感应电流,方法是由因求果.
2.解决问题的步骤:
① 弄清原磁场的方向以及原磁场磁通量的变化;
② 判断感应电流的磁场方向:当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场方向相同;
③ 用安培定则判断出感应电流的方向.
3.阻碍意义的推广:
(1)阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转.
(2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流.
(3)阻碍不是相反.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动.
(4)“阻碍”的具体应用为:研究磁场的关系时遵循“增反减同”原则;研究相互作用力的效果时遵循“来拒去留”原则.
(5)由于“阻碍”,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其它形式的能转化为电能.因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现.
4.电势高低的判断
① 分清内外电路:产生感应电动势的那部分导体为内电路,也就是电源,其余部分为外电路.
② 判定电势的高低:在内电路中,感应电流从电源的负极流向电源的正极;在外电路中,感应电流从电源的正极流向负极.
(五) 自感现象
自感现象是指当线圈自身电流发生变化时,在线圈中引起的电磁感应现象,当线圈中的电流增加时,自感电流的方向与原电流方向相反;当线圈中电流减小时,自感电流的方向与原电流的方向相同.自感电动势的大小与电流的变化率成正比.
自感系数L由线圈自身的性质决定,与线圈的长短、粗细、匝数、有无铁芯有关.
自感现象是电磁感应的特例.一般的电磁感应现象中变化的原磁场是外界提供的,而自感现象中是靠流过线圈自身变化的电流提供一个变化的磁场.它们同属电磁感应,所以自感现象遵循所有的电磁感应规律.自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化,不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化.原电流最终还是要增加到稳定值或减小到零.
自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生.在判断电路性质时,一般分析方法是:当流过线圈L的电流突然增大瞬间,我们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬间,我们可以把L看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流.
图2电路中,当S断开时,我们只看到A灯闪亮了一下后熄灭,那么S断开时图1电路中就没有自感电流?能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的结构.在图2电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值,使S断开前,并联电路中的电流IL&&IR ,S断开瞬间,虽然L中电流在减小,但这一电流全部流过A灯,仍比S断开
正在加载中,请稍后...闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时导体中就会有电流产生,这种现象叫做
是的.如果是全部电路都进去的话,判断起来只能用磁通量变化,不能用左手定则,或右手定则了.如果仅仅是部分电路的话(即某段导线切割磁感线运动),左右手定则就可以判断很多问题.
因为磁感线穿过的闭合线圈的面积变化 根据 φ=BS 所以 磁通量变化
是改变面积 磁通量变化=面积的变化*磁场强度的变化 而一般导体在磁场中做切割磁感线运动是改变面积
为什么强调“一部分”?如果是全部,那么两边导体产生的感生电流就会互相抵消. 再问: 为什么互相抵消 再答: 例如 一个长方形的闭合导体全部在在磁场中,假如长边做切割磁感线运动时产生感生电势电流,那么这二个长边产生感生电势电流在长方形的闭合回路里互相抵消了。再问: 不太懂。。。。用初二能看懂的知识回答吧。。。。。。什么是
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生__感应__电流.
你是今天中考的学生吧~~嘿嘿.这道题是对的.必须的.. 再问: 那这道题应该选什么,可是我记得我们老师说过不能加一定啊 再答: 我忘了选项了。。。。。总之。。我选了这个。。老师应该说的是,闭合电路的一部分导体磁场里运动。。不一定有吧。再问: 那多选最后一个你选的什么 再答: 忘了昂。。。AD吧。。。再问: c怎么错了,
一致,闭合电流在磁场中本身就形成磁通量,因为磁通量就是IS,而一一部分导体切割磁感线就是磁通量中的面积S变化,导致磁通量变化,产生感应电动势,进而产生电流.
你强调的是“一部分”?但无论如何,导体在磁场中做切割磁感线运动就回产生电动势,用导线连接两端,就回产生电流.如果是全部,那么就是闭合的导线切割磁力线,产生的电动势之和为零,就不会产生电流了.那么,为什么导体在磁场中做切割磁感线运动,就会产生电动势?答案很简单,就是电荷在磁场中运动会受到洛伦磁力的作用,一根导体,就是有无
你强调的是“一部分”?但无论如何,导体在磁场中做切割磁感线运动就回产生电动势,用导线连接两端,就回产生电流.如果是全部,那么就是闭合的导线切割磁力线,产生的电动势之和为零,就不会产生电流了.那么,为什么导体在磁场中做切割磁感线运动,就会产生电动势?答案很简单,就是电荷在磁场中运动会受到洛伦磁力的作用,一根导体,就是有无
对的.因为满足了产生感应电流的三个必要条件:1,必须是闭合电路的一部分2.要在磁场中3.作切割磁感线运动.
其实本来是回路中的磁通量有变化,就会产生感应电流.回路中的“一部分导体”实际上就是“回路的一部分”的意思,回路的一部分在磁场中做切割磁感线运动,那么回路包含的磁场面积就发生了改变,当然磁通量也发生改变,产生感应电流.如果回路的“整个导体”做切割磁力线的运动,那就是整个回路在磁场中运动.如果是在匀强磁场中,不改变形状的运
1.磁感线方向.2.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动方向.
分别为右手定则和楞次定律
1.如果闭合电路整体处在匀强磁场中:(1)平移(平动)时电路中磁通量没有发生变化,则不产生感应电动势;(2)以过线圈平面的轴转动时,线圈中磁通量发生变化,则产生感应电动势.2.如果闭合电路处在非匀强磁场中,则无论是平动还是转动,电路中磁通量都发生了变化,均产生感应电动势.
不一致!前者只是说明产生感应电流的一种方式:部分导体在磁场中做切割磁感线运动.但是后者,范围很广的,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生后者也可是是磁感应强度B发生变化,引起感应电流.所以后者包含前者,范围大于前者.后者更广泛,更具有科学性.
A、电动机的工作原理:通电导体在磁场中受到力的作用,故A错误;B、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会产生感应电流,故B错误;C、磁感线是为了研究磁场形象直观而引入的模型,不是实际存在的,故C错误;D、奥斯特实验证明了通电导体周围存在磁场,这一现象为电流的磁效应,故D正确.故选D
甲图:伸开右手拇指与四指垂直,为使磁感线穿过手心,应手心向上,为使拇指与运动方向相同,应拇指向右,故四指垂直于纸面向里,故电流方向垂直于纸面向里;乙图:伸开右手拇指与四指垂直,为使磁感线穿过手心,应手心向下,为使四指与电流方向相同,应四指垂直于纸面向外,此时拇指指右,故运动方向为向右.故答案为:向里;向右.
A、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.符合题意.B、只要物体的运动状态发生改变,则物体一定受到非平衡力的作用.符合题意.C、无论是一桶水还是一杯水,物质不变,水的比热容是不变的.不符合题意.D、吊在电线上的灯受到的重力和灯对电线的拉力,两个力是同
矩形的一半做切割磁感线运动,那么这一半相当于一个电源,会使电路中有持续的电流,如果每个边都做切割磁感线运动,两边产生的电流会相互抵消.所以要“部分导体”.
感应电流是否产生要看闭合回路的磁通有没有改变.闭合回路在切割时,局部导体会产生感生电动势,但回路总的感生电动势抵消后的结果为零.探究感应电流的产生条件
4.1 划时代的发现、4.2探究感应电流的产生条 学案(人教版选修3-2)1 .法拉第把引起电流的原因概括为五类,它们都与变化和运动相联系,即:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体.2.感应电流的产生条: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.3.关于磁通量,下列说法中正确的是(  ) A.磁通量不仅有大小,而且有方向,所以是矢量B.磁通量越大,磁感应强度越大C.通过某一面的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零D.磁通量就是磁感应强度答案 C解析 磁通量是标量, 故A不对;由Φ=BS⊥可知Φ由B和S⊥两个因素决定,Φ较大,有可能是由于S⊥较大造成的,所以磁通量越大,磁感应强度越大是错误的,故B不对;由Φ=BS⊥可知,当线圈平面与磁场方向平行时,S⊥=0,Φ=0,但磁感应强度B不为零,故C对;磁通量和磁感应强度是两个 不同的物理量,故D不对.4.如图所示,用导线做成圆形或正方形回路,这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘),下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生的是(  )答案 CD解析 利用安培定则判断直线电流产生的磁场,其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆,即磁感线所在平面均垂直于导线,且直线电流产生的磁场分布情况是:靠近直导线处磁场强,远离直导线处磁场弱.所以,A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示,其有效磁通量为ΦA=Φ出-Φ进=0,且始终 为0,即使切断导线中的电流,ΦA也始终为0,A中不可能产生感应电流.B中线圈平面与导线的磁场平行,穿过B的磁通量也始终为0,B中也不能产生感应电流.C中穿过线圈的磁通量如图乙所示,Φ进&Φ出,即ΦC≠0,当切断导线中电流后,经过一定时间,穿过线圈的磁通量ΦC减小为0,所以C中有感应电流产生;D中线圈的磁通量ΦD不为0,当电流切断后,ΦD最终也减小为0,所以D中也有感应电流产 生.【概念规律练】知识点一 磁通量的理解及其计算1.如图1所示,有一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20 m的正方形,放在磁感应强度为B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直.若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变),在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?图1答案 5.5×10-3 Wb解析  线圈横截面为正方形时的面积S1=L2=(0.20)2 m2=4.0×10-2 m2.穿过线圈的磁通量Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2 Wb=2.0×10-2 Wb横截面形状为圆形时,其半径r=4L/2π=2L/π.截面积大小S2=π(2L/π)2=425π m2[穿过线圈的磁通量Φ2=BS2=0.50×4/(25π) Wb≈2.55×10-2 Wb.所以,磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2 Wb=5.5×10-3 Wb点评 磁通量Φ=BS的计算有几点要注意:(1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积;B是匀强磁场中的磁感应强度.(2)磁通量与线圈的匝数无关,也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响.同理,磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1也不受线圈匝数的影响.所以,直接用公式求Φ、ΔΦ时,不必去考虑线圈匝数n.2.如图2所示,线圈平面与水平方向成θ角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为S,则穿过线圈的磁通量Φ=________.图2答案 BScos θ解析 线圈平面abcd与磁场不垂直,不能直接用公式Φ=BS计算,可以用不同的分解方法进行.可以将平面abcd向垂直于磁感应强度的方向投影,使用投影面积;也可以将磁 感应强度沿垂直于平面和平行于平面正交分解,使用磁感应强度的垂直分量.解法一:把面积S投影到与磁场B垂直的方向,即水平方向a′b′cd,则S⊥=Scos θ,故Φ=BS⊥=BScos θ.解法二:把磁场B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥,显然B∥不穿过线圈,且B⊥=Bcos θ,故Φ=B⊥S=BScos θ.点评 在应用公式Φ=BS计算磁通量时,要特别注意B⊥S的条,应根据实际情况选择不同的方法,千万不要乱套公式.知识点二 感应电流的产生条3.下列情况能产生感应电流的是(  )   图3A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动B.如图乙所示,条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时D.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时答案 BD解析 A中导体棒顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流,故A错;B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加,拔出时线圈中的磁通量减少,都有感应电流,故B正确;C中开关S一直接通,回路中为恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,线圈中不产生感应电流,故C错;D中开关S接通,滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化,螺线管A的磁场变化,螺线管B中磁通量变化,线圈中产生感应电流,故D正确.点评 电路闭合,磁通量变化,是产生感应电流的两个必要条,缺一不可.电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条,如果穿过电路的磁通量尽管很大但不变化,那么无论有多大,都不会产生感应电流. 4.如图4所示,线圈Ⅰ与电、开关、滑动变阻器相连,线圈Ⅱ与电流计G相连,线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个 铁芯上,在下列情况下,电流计G中有示数的是(  )图4A.开关闭合瞬间B.开关闭合一段时间后C.开关闭合一段时间后,回移动变阻器滑动端D.开关断开瞬间答案 ACD解析 A中开关闭合前,线圈Ⅰ、Ⅱ中均无磁场,开关闭合瞬间,线圈Ⅰ中电流从无到有形成磁场,穿过线圈Ⅱ的磁通量从无到有,线圈Ⅱ中产生感应电流,电流计G有示数.故A正确.B中开关闭合一段时间后,线圈Ⅰ中电流稳定不变,电流的磁场不变,此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变,线圈Ⅱ中无感应电流产生,电流计G中无示数.故B错误.C中开关闭合一段时间后,回移动滑动变阻器滑动端,电阻变化,线圈Ⅰ中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化, 线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计G中有示数.故C正确.D中开关断开瞬间,线圈Ⅰ中电流从有到无,电流的磁场也从有到无,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无发生变化,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计G中有示数.故D正确.点评  变化的电流引起闭合线圈中磁通量的变化,是产生感应电流的一种情况.【方法技巧练】一、磁通量变化量的求解方法5.面积为S的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线框平面成θ角(如图5所示),当线框以ab为轴顺时针转90°时,穿过abcd面的磁通量变化量ΔΦ=________.图5答案 -BS(cos θ+sin θ)解析 磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框面上的分量决定.开始时B与线框面成θ 角,磁通量为Φ=BSs in θ;线框面按题意方向转动时,磁通量减少,当转动90°时,磁通量变为“负”值,Φ2=-BScos θ.可见,磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScos θ-BSsin θ=-BS(cos θ+sin θ)实际上,在线框转过90°的过程中,穿过线框的磁通量是由正向BSsin θ减小到零,再由零增大到负向BScos θ.方法总结 磁通量虽是标量,但有正、负,正、负号仅表示磁感线从不同的方向穿过平面,不表示大小.6.如图6所示,通电直导线下边有一个矩形线框,线框平面与直导线共面.若使线框逐渐远离(平动)通电导线,则穿过线框的磁通量将(  )图6A.逐渐增大     B.逐渐减小C.保持不变 D.不能确定答案 B解析 当矩形线框在线框与直导线决定的平面内逐渐远离通电导线平动时,由于离开导线越远,磁场越弱,而线框的面积不变,则穿过线框的磁通量将减小,所以B正确.方法总结 引起磁通量变化一般有四种情况(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化,则ΔΦ=Φt-Φ0=BΔS(如知识点一中的1题)(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变, 则ΔΦ=Φt-Φ0=ΔBS(如此题)(3)线圈平面与磁场方向的夹角θ发生变化时,即线圈在垂直于磁场方向的投影面积S⊥=Ssin θ发生变化,从而引起穿过线圈的磁通量发生变化,即B、S不变,θ变化.(如此栏目中的5题)(4)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化的情况,则ΔΦ=Φt-Φ0≠ΔB•ΔS二、感应电流有无的判断方法7.如图7所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是(  )图7A.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动 C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案 C解析 四种情况中初始位置线框均与磁感线平行,磁通量为零,按A、B、D三种情况线圈移动后,线框仍与磁感线平行,磁通量保持为零不变,线框中不产生感应电流.C中线圈转动后,穿过线框的磁通量不断发生变化,所以产生感应电流,C项正确.方法总结 (1)判断有无感应电流产生的关键是抓住两个条:①电路是否为闭合电路;②穿过电路本身的磁 通量是否发生变化,其主要内涵体现在“变化”二字上.电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条,如果穿过电路的磁通量很大但不变化,那么不论有多大,也不会产生感应电流.(2)分析磁通量是否变化时,既要弄清楚磁场的磁感线分布,又要注意引起磁通量变化的三种情况:①由于线框所在处的磁场变化引起磁通量变化;②由于线框所在垂直于磁场方向的投影面积变化引起磁通量变化;③有可能是磁场及其垂直于磁场的面积都发生变化.[ 8.下列情况中都是线框在磁场中切割磁感线运动,其中线框中有感应电流的是(  ) 答案 BC解析 A中虽然导体“切割”了磁感线,但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化,没有感应电流.B中导体 框的一部分导体“切割”了磁感线,穿过线框的磁感线条数越越少,线框中有感应电流.C中虽然与A近似,但由 于是非匀强磁场运动过程中,穿过线框的磁感线条数增加,线框中有感应电流.D中线框尽管是部分切割,但磁感线条数不变,无感应电流,故选B、C.方法总结 在利用“切割”讨论和判断有无感应电流时,应该注意:①导体是否将磁感线“割断”,如果没有“割断”就不能说切割.如下图所示,甲、乙两图中,导线是真“切割”,而图丙中,导体没有切割磁感线.②即使导体真“切割”了磁感线,也不能保证就能产生感应电流.例如上题中A、D选项情况,如果由切割不容易判断,还是要回归到磁通量是否变化上去.
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