資源簡(jiǎn)介

(共38張PPT)
11.3 磁通量 電磁感應(yīng)現(xiàn)象
目錄
contents
什么是磁通量
01
02
既然電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)米磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流呢
03
產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么
新課導(dǎo)入
電力工業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，2019 年，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)19億千瓦。電力的獲得依賴于煤炭、水力、風(fēng)力、核燃料等能源的轉(zhuǎn)換。正是由于物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間的聯(lián)系，才使得其他形式的能轉(zhuǎn)變成電能成為現(xiàn)實(shí)。磁場(chǎng)有何性質(zhì) 它與電場(chǎng)有何聯(lián)系呢
為了進(jìn)一步研究磁場(chǎng)的性質(zhì)，以及
磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間存在的關(guān)系，物理學(xué)家
引人了磁通量的概念。
什么是磁通量
01
如何定義一個(gè)物理量來(lái)描述通過(guò)物體某一面積磁感線的條數(shù)？
S
B1
S
B2
通過(guò)面積S相同時(shí)，磁感線越密（B越大），通過(guò)磁感線的條數(shù)越多
磁感應(yīng)強(qiáng)度B相同時(shí)，垂直磁場(chǎng)方向面積越大（SCOSθ越大），通過(guò)磁感線的條數(shù)越多
B
S
B
S
θ
SCOSθ
磁感線的疏密程度表示了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
疏密不同是如何體現(xiàn)的？
想一想
1、定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與垂直磁場(chǎng)方向的有效面積 S 的乘積
2、定義式：
若磁場(chǎng)與平面不垂直，應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積，Φ＝BScosθ。式中Scos θ即為平面S在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積，也稱為“有效面積”(如圖所示)。
Φ = B·S⊥
S
B
Φ=BS ⊥
①當(dāng)S⊥B垂直時(shí)
②當(dāng)B∥S時(shí),磁通量Φ=0
磁通量
3、單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋 符號(hào)為Wb,
1 Wb＝1 T·m2=1v·s
4、物理意義：表示穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)
5、磁通密度：垂直穿過(guò)單位面積的磁感線條數(shù)。即磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度
定義式： B = Φ/S⊥ 故磁感應(yīng)強(qiáng)度B的另一個(gè)單位:Wb/m2
1 Wb/m2 =1T
6、磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，正、負(fù)只表示穿過(guò)平面的方向。當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時(shí)即為負(fù)值。
B
S
Φ = BS
B
S
Φ = - BS
B1
S
B2
Φ =( B1 -B2 )S
說(shuō)明：通過(guò)某一平面的磁通量的大小，可以用通過(guò)這個(gè)平面的磁感線的條數(shù)的多少來(lái)形象地說(shuō)明。在同一磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方，磁感線越密。因此，B越大，S越大，磁通量就越大，意味著穿過(guò)這個(gè)面的磁感線條數(shù)越多。過(guò)一個(gè)平面若有方向相反的兩個(gè)磁通量，這時(shí)的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和。即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量。
磁通量變化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某兩個(gè)時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)平面S的磁通量之差，即ΔФ取決于末狀態(tài)的磁通量Ф2與初狀態(tài)磁通量Ф1的代數(shù)差
磁通量的變化一般有三種形式:
1、B不變，有效面積S變化
2、B變化，S不變
3、B和S同時(shí)變化
磁通量的變化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末態(tài)磁通量
初態(tài)磁通量
兩根直導(dǎo)線通以如圖的電流，且將磁場(chǎng)分成了四個(gè)區(qū)域，則這四個(gè)區(qū)域中，磁場(chǎng)加強(qiáng)的是哪個(gè)區(qū)域？
Ⅱ
Ⅰ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅰ、 Ⅲ
想一想
既然電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)米磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流呢
02
奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。自然界的許多規(guī)律都具有對(duì)稱性，對(duì)稱性是人類認(rèn)識(shí)自然界的一個(gè)重要法則。那么電和磁是否也具有對(duì)稱性 英國(guó)物理學(xué)家法拉第(圖11-22)就認(rèn)為電與磁應(yīng)該是一對(duì)和諧的對(duì)稱現(xiàn)象。
經(jīng)過(guò)近十年的艱苦探索，1831年，法拉第對(duì)此終于有所發(fā)現(xiàn)。如圖11-23所示，在軟鐵環(huán)的A側(cè)接好導(dǎo)線，把B側(cè)的線圈接到靈敏電流計(jì)上，再把A側(cè)的線圈接到電池組上;當(dāng)A側(cè)電路接通的瞬間，法拉第看到B側(cè)靈敏電流計(jì)的指針立即明顯偏轉(zhuǎn)，這就表明B側(cè)的線圈中出現(xiàn)了電流;當(dāng)A側(cè)電路斷開(kāi)時(shí)，他又看到指針向相反方向偏轉(zhuǎn)。由于通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，法拉第把他發(fā)現(xiàn)的這種由磁產(chǎn)生電流的現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)(electromagnetic induction)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流就叫做感應(yīng)電流(induction current)。
產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么
03
探究1：磁鐵在螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流
圖4－1－2
將螺線管與電流計(jì)組成閉合回路，把條形磁鐵插入或拔出螺線管，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (有無(wú)電流) 實(shí)驗(yàn)操作 (有無(wú)電流) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
N極插入線圈 ___ S極插入線圈 ___
N極停在線圈中 ___ S極停在線圈中 ___
N極從線圈中抽出 ___ S極從線圈中抽出 ___
有
無(wú)
有
有
有
無(wú)
結(jié)論：
當(dāng)磁鐵和線圈發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；
當(dāng)磁鐵和線圈相對(duì)靜止時(shí)，回路中無(wú)感應(yīng)電流
探究2：模擬法拉第的實(shí)驗(yàn)
線圈A通過(guò)變阻器和開(kāi)關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：
實(shí)驗(yàn)過(guò)程
斷開(kāi)、閉合開(kāi)關(guān)
開(kāi)關(guān)和變阻器的狀態(tài) 線圈B中是否有電流
開(kāi)關(guān)閉合瞬間
開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從右向左移動(dòng)
有電流
有電流
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從左向右移動(dòng)
實(shí)驗(yàn)過(guò)程
閉合開(kāi)關(guān)移動(dòng)滑動(dòng)觸頭
開(kāi)關(guān)和變阻器的狀態(tài) 線圈B中是否有電流
開(kāi)關(guān)閉合瞬間
開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從右向左移動(dòng)
有電流
有電流
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從左向右移動(dòng)
無(wú)電流
有電流
有電流
結(jié)論：
當(dāng)線圈A中電流變化時(shí)，線圈B中才有電流產(chǎn)生。
動(dòng)畫(huà)模擬
開(kāi)關(guān)和變阻器的狀態(tài) 線圈B的磁通量是否變化 線圈B中是否有電流
開(kāi)關(guān)閉合瞬間
開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從右向左移動(dòng)
有電流
有電流
磁通量從無(wú)到有
磁通量從有到無(wú)
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從左向右移動(dòng)
斷開(kāi)、閉合開(kāi)關(guān)
動(dòng)畫(huà)模擬
閉合開(kāi)關(guān)移動(dòng)滑動(dòng)觸頭
開(kāi)關(guān)和變阻器的狀態(tài) 線圈B的磁通量是否變化 線圈B中是否有電流
開(kāi)關(guān)閉合瞬間
開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從左向右移動(dòng)
有電流
有電流
磁通量從無(wú)到有
磁通量從有到無(wú)
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑片從右向左移動(dòng)
無(wú)電流
磁通量不變
磁通量從小增大
有電流
磁通量從大減少
有電流
1 ．結(jié)論：無(wú)論用什么方法，只要使閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電流中就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生
2 ．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：（感應(yīng)電流有無(wú)的判斷依據(jù)）
（1）電路閉合
（2）磁通量發(fā)生變化
小結(jié)：
線圈內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱發(fā)生變化時(shí)，是否一定產(chǎn)生感應(yīng)電流 將一塊條形磁體固定在一個(gè)特殊圓錐曲面的上端，該圓錐外曲面的形狀恰好沿著條形磁體的磁感線(圖11-28)。將一根導(dǎo)線兩端連接微電流傳感器的輸人端(或者靈敏電流計(jì));再將導(dǎo)線環(huán)繞在圓錐外曲面的下端。沿曲面拉動(dòng)導(dǎo)線，使導(dǎo)線沿著圓錐外曲面向上滑動(dòng)。該導(dǎo)線組成的閉合回路內(nèi)的磁場(chǎng)變強(qiáng)，但是微電流傳感器(或者靈敏電流計(jì))卻沒(méi)有檢測(cè)到感應(yīng)電流。
大 家 談
為什么線圈內(nèi)的磁場(chǎng)變強(qiáng)時(shí)，卻沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流呢
新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)在火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和核能發(fā)電等領(lǐng)域都取得了舉世矚目的成就。尤其在核能發(fā)電領(lǐng)域，我國(guó)自主研發(fā)的第三代核電“華龍一號(hào)”發(fā)電機(jī)(圖11-19)具有多項(xiàng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，其安全指標(biāo)和技術(shù)性能都達(dá)到了國(guó)際三代核電技術(shù)的
先進(jìn)水平。但歸根結(jié)底，無(wú)論是火力
發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電，還是核
電站的發(fā)電，都是利用了電磁感應(yīng)的
基本原理。
典例分析
04
【例題1】下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
【解析】根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可判斷：A選項(xiàng)中，電路沒(méi)有閉合，無(wú)感應(yīng)電流；B選項(xiàng)中，面積增大，穿過(guò)閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C選項(xiàng)中，穿過(guò)線圈的磁感線相互抵消，Φ恒為零，ΔΦ＝0，無(wú)感應(yīng)電流；D選項(xiàng)中，磁通量不發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流。
【答案】B
【例題2】如圖所示的裝置，在下列各種情況中，不能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（ ）
A.開(kāi)關(guān)S閉合或斷開(kāi)的瞬間
B.開(kāi)關(guān)S閉合后，電路中電流穩(wěn)定時(shí)
C.開(kāi)關(guān)S閉合后，滑動(dòng)變阻器觸頭滑動(dòng)的瞬間
D.把螺線管內(nèi)鐵芯迅速抽出的過(guò)程中
【答案】B
A．G1、G2中都有電流通過(guò)
B．G1、G2中都沒(méi)有電流通過(guò)
C．只有G1中有電流通過(guò)
D．只有G2中有電流通過(guò)
【解析】雖然線圈abcd構(gòu)成的閉合回路中沒(méi)有磁通量的變化，但電流表G2與金屬導(dǎo)軌構(gòu)成的閉合回路中磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流流過(guò)G1和G2，所以A對(duì)。
【答案】A
1.如圖所示A、B兩個(gè)同心圓處于一個(gè)垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)當(dāng)中，則有（?。?br/>A.　　　　　B. C.　　　　　D.無(wú)法確定
A
課堂練習(xí)
Ａ
B
如圖所示A、B兩個(gè)同心圓中有垂直于環(huán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則有（?。?br/>A.　　　　　B. C.　　　　　D.無(wú)法確定
B
Ａ
B
x x x
x x x
有效面積相同
2．如圖4－1－6所示，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
A．磁鐵向下運(yùn)動(dòng)
B．磁鐵停在線圈中不動(dòng)
C．磁鐵向上運(yùn)動(dòng)
D．只要有磁鐵就一定有電流
圖4－1－6
AC
3、如圖4－1－8所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬線框共面，第一次將金屬線框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次將金屬線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到Ⅱ，設(shè)先后兩次通過(guò)金屬框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則(　　)
A．ΔΦ1＞ΔΦ2　　　　
B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1＜ΔΦ2
D．不能判斷
圖4－1－8
C
解析：選C.設(shè)線框在位置Ⅰ時(shí)的磁通量為Φ1，在位置Ⅱ時(shí)的磁通量為ΦⅡ，直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在Ⅰ處比在Ⅱ處要強(qiáng)，ΦⅠ＞ΦⅡ.
將線框從Ⅰ平移到Ⅱ，磁感線是從線框的同一面穿過(guò)的，所以ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ；將線框從Ⅰ繞cd邊轉(zhuǎn)到Ⅱ，磁感線分別是從線框的正反兩面穿過(guò)的，所以ΔΦ2＝|(－ΦⅡ)－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ(以原來(lái)穿過(guò)的為正，則后來(lái)從另一面穿過(guò)的為負(fù))．故正確選項(xiàng)為C.
4、 如圖4－1－9所示，直導(dǎo)線中通以電流I，矩形線圈與通電直導(dǎo)線共面，下列情況中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( 　　)
A．電流I增大時(shí)
B．線圈向右平動(dòng)
C．線圈向下平動(dòng)
D．線圈繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)
圖4－1－9
ABD
5、如圖L為一根無(wú)限長(zhǎng)的通電直導(dǎo)線，M為一金屬環(huán)，L通過(guò)M的圓心并與M所在的平面垂直，且通以向上的電流I，則(　　)
A．當(dāng)L中的電流發(fā)生變化時(shí)，環(huán)中有感應(yīng)電流
B．當(dāng)M左右平移時(shí)，環(huán)中有感應(yīng)電流
C．當(dāng)M保持水平，在豎直方向上下移動(dòng)時(shí)環(huán)中有感應(yīng)電流
D．只要L與M保持垂直，則以上幾種情況，環(huán)中均無(wú)感應(yīng)電流
圖4－1－10
D
6. 矩形線圈ABCD位于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線附近，線圈與導(dǎo)線在一個(gè)平面內(nèi)，線圈的兩個(gè)邊與導(dǎo)線平行。下列哪種情況線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流？
（1）在這個(gè)平面內(nèi)，線圈遠(yuǎn)離或靠近長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí)；
（2）在這個(gè)平面內(nèi)，線圈沿著平行與導(dǎo)線的方向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)；
（3）線圈以AB邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)；
（4）線圈以AD邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)；
（5）線圈以長(zhǎng)直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)；
（6）長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流發(fā)生變化時(shí)；
（7）在中心點(diǎn)不變的情況下，把
矩形線圈ABCD拉成圓形時(shí)。
答案：（1）（3）（4）（6）（7）

展開(kāi)更多......

收起↑