第2课时探究电磁感应产生的条件.doc

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1、第2课时探究电磁感应产生的条件【自主探究】情景导入“穿越电磁隧道”如图所示，让大小相同的小铁球和磁体球分别穿越侧壁开有小口（以便观察）的铝管，会观察到磁体球比小铁球所用时间要长的现象。两球都从同一管口静止释放，做的应当是自由落体运动，用时应该相等。为何磁体球用的时间要长呢？这其中又有何奥秘呢？知识清单1．实验探究认真做好以下三个实验，并从这三个实验中分析、归纳、概括出电磁感应产生的条件。2．分析论证探究1：磁场不变，但闭合电路包围磁场的面积变化时，有感应电流产生；闭合电路包围磁场的面积不变时，无感应电流产生。探究2：闭合电路的面积不变，线圈中的磁场变化时，有

2、感应电流产生；线圈中的磁场不变时，无感应电流产生。探究3：线圈A产生的磁场变化时，线圈B中磁场变化，有感应电流产生；线圈A产生的磁场不变时，线圈B中磁场不变，无感应电流产生。3．归纳结论（1）磁通量Φ：穿过某一面积的磁感线条数叫做穿过这个面积的磁通量，其大小的计算公式是Φ=BS。该式只适用于匀强磁场的情况，且式中的S是跟磁场方向垂直的面积；若不垂直，则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积。单位：韦伯，简称韦，符号Wb。（2）实验结论：不同的实验，其共同处在于产生感应电流的前提均为穿过闭合回路的磁通量的变化，只不过引起磁通量变化的原因各不相同。【互动新课堂】疑

3、难分析1．.磁通量变化的几种情形根据公式Φ=BSsinθ（其中θ为闭合回路所围面积和磁感线间的夹角）可知，有四种情形：（1）B不变，S变，则ΔΦ=BΔS；（2）B变化，S不变，则ΔΦ=ΔBS；（3）B变，S也变，则ΔΦ=B2S2-B1S1；（4）B不变，S不变，θ变化，则ΔΦ=BS(sinθ2－sinθ1)。2．产生感应电流的条件（1）不论用什么方法，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。（2）在闭合电路中有磁通量但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流。（3）产生感应电流的条件可以归纳为两个：一个是电路本身的属性，即电

4、路必须是闭合的；另一个是穿过电路的磁通量必须发生变化。3．电磁感应中的能量转化电磁感应现象遵循“能的转化和守恒定律”。由于运动而产生感应电流时，感应电流的电能是由外界机械能转化或外力做功而来的；无机械运动而产生感应电流，感应电流的电能是由产生变化的电路中的电能转化而来的。典型例题1．关于磁通量的理解和计算磁通量不是矢量，而是一个双向标量，其正负表示与规定的正方向（垂直线框面向里或向外）。分析磁通量及其变化时，要区分磁场是匀强磁场还是非匀强磁场。【例1】矩形线框abcd的边长分别为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′

5、垂直，初位置时线圈平面与B平行，如图所示。（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？（2）当线框沿图甲所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？（3）当线框绕轴沿图示方向由图乙中的位置再转过60°位置时，磁通量Φ2为多少？这一过程中ΔΦ2=Φ3-Φ2为多少？【解析】本题的关键是分析矩形线框的平面是否与B垂直，只有垂直时才能应用Φ=B·S，不垂直时可把面积沿与B垂直方向投影，为能清晰地观察面积与B夹角的情况，可作出其俯视图如图所示。（1）当处于如图所示初始位置时，从俯视图可看出没有磁感线穿过矩形线框，故Φ0=0.（2）当绕轴（

6、从上往下看）沿逆时针方向转动60°到a′d′位置时，线框与B的夹角θ=60°。所以Φ2=B·Ssin60°=BS，ΔΦ1=Φ2-Φ0=BS（3）当再由a′d′位置逆时针转60°时，到a″d″，这时线框与B方向成120°角.所以Φ2=B·Ssin120°=BS，ΔΦ2=Φ3-Φ2=BS-BS=0.注意：a′d′位置和a″d″位置时，穿过线框磁通量的方向没有发生变化.2．关于电磁感应现象产生的条件理解和应用判断电磁感应现象能否产生，关键是确定穿过闭合回路的磁通量是否变化。【例3】如图（甲）所示，有一通电直导线MN水平放置，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导

7、线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？在何位置时P中会产生感应电流？【解析】根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。把线圈P从MN下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加，Ⅱ→Ⅲ磁通量减小，Ⅲ→Ⅳ磁通量增加，Ⅳ→Ⅴ磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加→减小→增加→减小，所以在整个过程中P中都会有感应电流产生。3．电磁感应现象的实际应用【例3】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈

8、B的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关S的时