2019年高中物理第1章第1节磁生电的探索讲义（含解析）鲁科版

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1、磁生电的探索1．电磁感应的探索历程(1)“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。(2)“磁生电”1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。奥斯特发现了电流的磁效应后，很多科学家开始了磁生电的研究，为什么只有法拉第成功了，而其他科学家没有成功？解析：很多科学家在实验中没有注意到磁场的变化、导体与磁场之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违背了能量转化与守恒定律。2．探究感应电流产生的条件(1)实验探究探究1：如图所示。实验操作有无电流产生实验探究结论导体AB与磁场相对静止无导体AB切割磁感线，

2、通过闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生导体AB平行于磁感线运动(与导轨不分离)无导体AB做切割磁感线运动(与导轨不分离)有探究2：如图所示。实验操作有无电流产生实验探究结论将磁铁插入螺线管有将磁铁插入或拔出螺线管时，通过螺线管闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生磁铁静止在螺线管中无将磁铁拔出螺线管有探究3：如图所示，螺线管A放在螺线管B内。实验操作有无电流产生实验探究结论闭合开关的瞬间有导体和磁场间并没有发生相对运动，当螺线管A中的电流发生变化时，螺线管B所处的磁场发生变化，从而引起了穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B所在的闭合

3、回路中有感应电流产生闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻变大有闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻不变无闭合开关，A中电流稳定后，滑动变阻器电阻变小有断开开关的瞬间有(2)实验结论通过对以上三个实验的探究得出：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。1．位于磁场中的闭合线圈，一定能产生电流(×)2．闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流(×)3．穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化，一定能产生感应电流(√)解析：1.位于磁场中的闭合线圈，通过其磁通量变化时才产生感应电流，1错误。2．闭合线圈做切割磁感线运动，若

4、穿过线圈的磁通量不发生变化，则无感应电流产生，2错误。3．穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化，即磁通量发生变化，一定产生感应电流，3正确。3．电磁感应(1)电磁感应因磁通量变化而产生电流的现象。(2)感应电流电磁感应所产生的电流。“磁生电”与“电生磁”有什么联系和区别？解析：电流的磁效应是指电流周围存在着磁场，是原因，即“电生磁”；而磁生电现象中产生的电流是结果，即“磁生电”，这是两种因果关系相反的现象，区别这两种现象的关键是要看电流是条件还是结果。电流的磁效应和磁生电现象都揭示了电和磁的内在联系。磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ物理意义某时刻穿过磁

5、场中某个面的磁感线条数穿过某个面的磁通量的差值大小计算Φ＝B·S，S为与B垂直的面积，不垂直时，取S在与B垂直方向上的投影ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1或ΔΦ＝B·ΔS(B不变)或ΔΦ＝S·ΔB(S不变)说明穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝B·S，应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量与磁场垂直的平面，开始时和转过180°时穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，

6、ΔΦ

7、＝2BS而不是零[典例1]　如图所示，一个垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为2cm。现于纸面内先后放上圆线圈，圆

8、心均在O处，A线圈半径为1cm,10匝；B线圈半径为2cm,1匝；C线圈半径为0.5cm,1匝。问：(1)在磁感应强度减为0.4T的过程中，A、B线圈中的磁通量减少多少？(2)当磁场转过30°角的过程中，C线圈中磁通量减少多少？[思路探究](1)磁通量的大小是否与线圈匝数有关？提示：无关。(2)当线圈与磁场不垂直时，公式Φ＝BS中的S应如何理解？提示：S表示线圈的面积在与B垂直方向上的投影。[解析]　(1)对A线圈，Φ1A＝B1πr，Φ2A＝B2πr磁通量减少量

9、Φ2A－Φ1A

10、≈(0.8－0.4)×3.14×10－4Wb＝1.256×10－

11、4Wb对B线圈，

12、Φ2B－Φ1B

13、≈(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2Wb＝5.024×10－4Wb(2)对C线圈，Φ1C＝Bπr2，磁场转过30°，线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2cos30°，则Φ2C＝Bπr2cos30°磁通量减少量

14、Φ2C－Φ1C

15、＝Bπr2(1－cos30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb＝8.4152×10－6Wb[答案]　(1)1.256×10－4Wb　5.024×10－4Wb(2)8.4152×10－6Wb[总结提能]用磁通量计算公式Φ＝BS计算时要注意三点(1

16、)S是指闭合回路中包含磁场部分的有效面积，且S必须与磁场方向垂直。(2)磁通量虽是标量但有正、负之分，计算时要按代数和的方法求总磁通量。(3)磁通量及磁通量的变化量