湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理  4.1 划时代的发现 4.2 探究感应电流产生的条件 导学案 7页

‎ 4.1 划时代的发现 4.2 探究感应电流产生的条件 导学案 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎1、知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。2、知道电磁感应、感应电流的概念。‎ ‎3、通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。‎ ‎【学习重点和难点】‎ ‎1、重点：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。‎ ‎2、难点：感应电流的产生条件。‎ ‎【自主学习】‎ 一、划时代的发现 ‎1．奥斯特梦圆“电生磁”‎ ‎(1)电流的磁效应 ‎1820年，丹麦物理学家 发现载流导线能使小磁针发生偏转，我们把这种作用称为 ．‎ ‎(2)意义 电流磁效应的发现证实了电和磁存在着必然的联系，突破了人类对电与磁认识的局限性，掀起了一场研究电与磁关系的革命．‎ ‎(3)结果 在奥斯特发现电流磁效应的影响下，1831年英国科学家法拉第终于悟出了磁生电的基本原理．‎ ‎2．法拉第心系“磁生电”‎ ‎(1)“磁生电”的发现 ‎①电流磁效应的发现引起了对称性的思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么 也会使导体产生电流．‎ ‎②法拉第做了三次集中的实验研究，他使用 来产生磁场，结果均以失败告终．‎ ‎③1831年，法拉第在给一个线圈通电或断电的瞬间，发现了“磁生电”‎ 现象，领悟到“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．‎ ‎(2)电磁感应和感应电流 ‎①电磁感应：“ ”的现象叫做电磁感应．‎ ‎②感应电流：在 现象中产生的电流叫做感应电流．‎ ‎③法拉第对引起感应电流的原因的概括：引起电流的原因概括为五类：变化的 、变化的 、运动的恒定电流、 的磁铁、在磁场中运动的 ．‎ ‎(3)意义 电磁感应现象的发现使人们对电与磁的内在联系的认识更加完善，使人们找到了磁生电的条件．‎ 二、探究电磁感应的产生条件 ‎1．实验观察 ‎(1)导体棒在磁场中运动是否产生电流．‎ 如课本图4.2-1所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路．实验现象如下：‎ 实验操作 导体棒静止 导体棒平行磁感线运动 导体棒切割磁感线运动 实验现象(有无电流)‎ ‎(2)磁铁在螺线管中运动是否产生电流．‎ 如课本图4.2-2所示，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．实验现象如下：‎ 实验操作 N极插入线圈时 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出 S极插入线圈时 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出 实验现象(有无电流)‎ ‎(3)模拟法拉第的实验 如课本图4.2-3所示，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：‎ 实验操作 开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关闭合时，滑动变阻器滑动片不动 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 实验现象(线圈B中有无电流)‎ ‎【合作探究】‎ ‎2、分析论证：‎ 实验操作 磁场是否变化 闭合导体回路面积是否变化 磁通量是否变化 是否有感应电流 导体棒切割磁感线运动 导体棒平行磁感线运动 将磁铁插入和拔出时 磁铁停在线圈中 将开关闭合、断开或改变滑片的位置 开关闭合时，滑动变阻器滑动片不动 ‎3、归纳总结：‎ 从上面几个实验可以看出，产生感应电流的条件与磁场的变化有关，也就是说与磁感应强度的变化有关 系；另外，与闭合电路包围的面积也有关系。由于闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量，所以可以用磁通量来描述感应电流的产生条件。可以看出，只要穿过闭合回路的 发生了变化，就有感应电流产生。而闭合回路的 不发生变化时，没有感应电流产生。‎ 结论：只要穿过闭合回路的 发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。‎ ‎【典例剖析】‎ 例1、关于电磁感应，以下说法中正确的有（ 　 ）‎ A、只要闭合电路的一部分导体在磁场中运动，导体中就一定产生感应电流 B、只要有磁感线穿过闭合电路，电路中就会产生感应电流 C、放在磁场中的闭合线圈，只要磁场发生变化，线圈中就会有感应电流 D、只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流 例2、如图所示，把矩形闭合线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁感线平行，下面能使线圈产生感应电流的是（ ）‎ A．线圈沿磁感线方向平动 B．线圈沿垂直磁感线方向做平动 C．线圈以ab边为轴匀速转动 D．线圈以bc边为轴匀速转动 例3、 如图所示，在有界匀强磁场中有一矩形线圈abcd垂直磁场放置，现使线圈做如下几种运动：（a）向上加速平移，（未出磁场），（b）匀速向右平移，（c）绕ab边转90°，其中线圈中能产生感应电流的是 。‎ 例4、如图所示，一根长直导线竖直放置，通以向上的电流，直导线与铜圆环紧贴但互相绝缘，且导线通过环心。下述各过程中，铜环中能产生感应电流的是（　　）‎ A、环竖直向上匀速运动 B、环竖直向下匀速运动 C、环向右匀速运动 D、环以直导线为轴转动 例5、如图所示，M、N是套在同一铁芯上的两个线圈，M线圈与电池、电键、变阻器相连，N线圈与R'连成一闭合电路．在下列情况中，线圈N中有感应电流的是（ ）‎ A．电键合上的瞬间 B．电键合上后线圈M中的电流达到稳定时 C．电键合上后，将图中变阻器R的滑片向左端滑动的过程中 D．电键合上一段时间后再断开K的瞬间 例6.在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两条可沿导轨自由移动的导体棒ab、cd，导体棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2，如图所示，ab棒上有电流通过，则一定有(　　)‎ A．v1＞v2　　　 B．v1＜v2‎ C．v1≠v2 D．v1＝v2‎ ‎【巩固拓展训练】‎ ‎1、关于电磁感应，下列说法中正确的是（ ）‎ A.导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流 B.导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流 C.闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流 D.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流 ‎2、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流（ ）‎ A.线圈沿自身所在的平面做匀速运动 B.线圈沿自身所在的平面做加速直线运动 C.线圈绕任意一条直径做匀速转动 D.线圈绕任意一条直径做变速转动 ‎3、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外，另一半在匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是（ ）‎ A.以ab为轴转动 B.以oo/为轴转动 C.以ad为轴转动（转过的角度小于600） ‎ ‎ D.以bc为轴转动（转过的角度小于600）‎ ‎4、如图，距形线圈abcd绕oo/轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是（ ）‎ A.线圈从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小 B.线圈从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量不断增大 C.线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化 D.线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化 ‎5、在无限长直线电流的磁场中，有一闭合的金属线框abcd，线框平面与直导线ef在同一平面内（如图），当线框做下列哪种运动时，线框中能产生感应电流（ ）‎ A.水平向左运动 B.竖直向下平动 C.垂直纸面向外平动 D.绕bc边转动 ‎6、如图‎4-2-6‎，竖直放置的长直导线ef中通有恒定电流，有一矩形线框abcd与导线在同一平面内，在下列情况中线圈产生感应电流的是 （ ）‎ A、导线中电流强度变大 B、线框向右平动 C、线框向下平动 D、线框以ab边为轴转动 E、线框以直导线ef为轴转动 ‎7、如图‎4-2-7‎所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线在同一平面，且处于两直导线的中央，则线框中有感应电流的是（ ）‎ A、两电流同向且不断增大 B、两电流同向且不断减小 C、两电流反向且不断增大 D、两电流反向且不断减小 ‎8、如图‎4-2-8‎所示，导线ab和cd互相平行，则在下列情况中导线cd中无电流的是（ ）‎ A、电键S闭合或断开的瞬间 B、电键S是闭合的，但滑动触头向左滑 C、电键S是闭合的，但滑动触头向右滑 D、电键S始终闭合，滑动触头不动 ‎9、如图‎4-2-9‎所示，范围很大的匀强磁场平行于OXY平面，线圈处在OXY平面中，要使线圈中产生感应电流，其运动方式可以是（ ）‎ A、沿OX轴匀速平动 B、沿OY轴加速平动 C、绕OX轴匀速转动 D、绕OY轴加速转动 ‎10、目前观察到的一切磁体都存在N、S两个极，而科学家却一直在寻找是否存在只有一个磁极的磁单极子。若确定存在磁单极子，设法让磁单极子A通过一超导材料制成的线圈如图‎4-2-10‎所示，则下列对于线圈中的感应电流的判断，正确的是（ ）‎ A、只有A进入线圈的过程有电流 B、只有A离开线圈的过程中有电流 C、A离开线圈后，电流保持不变 D、A离开线圈后，电流消失 ‎11、如图‎4-2-11‎所示，在匀强磁场中有一线圈，线圈平面与磁感线平行。当磁场突然增大时，线圈中有感应电流吗？为什么？‎ ‎12、如图‎4-2-12‎所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形线框以速度v匀速地通过磁场区域，若d>l，则在线框中产生感应电流的时间为多少？若d