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迁移应用
磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条 数”.在如图所示磁场中,S1、S2、S3 为三个面积相同的相互平行的线 圈,穿过 S1、S2、S3 的磁通量分别为 Φ 1、Φ 2、Φ 3 且都不为 0.下列 判断正确的是( ) A.Φ 1 最大 B.Φ 2 最大 C.Φ 3 最大 D.Φ 1、Φ 2、Φ 3 相等 答案:A
用公式表示为 Φ =BS.
(1)磁通量公式 Φ =BS 适用于 B 与 S 垂直的情况,当 B 与 S 不垂 直时,可通过求垂直 B 方向的投影面积或垂直 S 方向上 B 的分量来 求磁通量. (2)穿过某一闭合回路的磁通量变化,其原因可能是由于磁感应 强度 B 变化引起的,也可能是由于该回路在垂直磁场方向的有效投 影面积 S 变化引起的,或者是 B 和 S 都变化引起的. 2.磁通量有方向,但它是标量,可用正负表示其方向.其正负是这 样规定的:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入时 磁通量为正值,则磁感线从反面穿入时磁通量为负值. 3.合磁通量:当磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量 为 Φ 1,反向磁通量为 Φ 2,则合磁通量等于穿过该平面的净磁通量, 即 Φ =Φ 1-Φ 2.
二、
产生感应电流的条件
知识精要 产生感应电流的条件:①闭合电路;②磁通量发生变化. 其常见类型有以下几种. 1.导体棒切割磁感线 如图甲,导体棒 ab 切割磁感线时,闭合回路产生感应电流.
2.条形磁铁插入或拔出 如图乙,条形磁铁插入或拔出线圈时,回路中有感应电流产生;但 磁铁在线圈中不动时,回路中无感应电流产生. 3.电流变化 如图丙,将小螺线管 AB 插入大螺线管 CD 中不动,当开关 S 闭合 或断开时,回路 E 中产生感应电流;当开关 S 闭合,滑动变阻器滑片向 左或向右滑动时,回路 E 中也产生感应电流.
激趣诱思
没有电池也能产生电流
导体切割磁感线
(1)取一根长 1 m 的导线,两头剥去绝缘层. (2)把这根导线与电流计的两个接线柱连接起来. (3)拿着导线并把它放到一块磁性很强的蹄形磁铁的两极之间 (如图). (4)使导线在两极之间上下运动,观察电流计指针是否摆动. (5)使导线在两极间以较大的速度上下运动,再次观察电流计指 针的摆动情况. 这个实验说明了什么问题?这是一种什么现象?
答案:这个实验证实了磁铁不动,闭合回路中的一部分导体在磁 场中做切割磁感线运动时能产生电流.这是一种电磁感应现象.
预习导引
一、电磁感应现象 1.划时代的发现 1831 年英国物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力,终于发 现了电磁感应现象,验证了磁场也能产生电流的设想. 2.电磁感应现象 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.物理学中把这类现象叫作电磁感应,由电磁感应产生的 电流叫作感应电流.
二、电磁感应的产生条件 1.磁通量:穿过某一面积的磁感线条数叫作穿过该面积的磁通 量. 2.磁通量公式:Φ =BS,其适用条件:(1)匀强磁场;(2)B 与 S 垂直. 3.磁通量单位:韦伯,简称韦,1 Wb=1 T· m2. 4.产生感应电流的条件:(1)闭合电路;(2)磁通量发生变化.
预习交流 2 奥斯特发现电流的磁效应后,许多物理学家提出了一个对应的 问题:磁场也能产生电流吗?瑞士物理学家丹尼尔· 科拉顿对这个问 题进行了探究:他将一个螺线管与电流计相连,为了避免强磁性磁铁 的影响,他把电流计用长导线连着,放在另外一个房间.科拉顿没有助 手,当他把磁铁投入螺线管中后,立即跑到另一个房间去观察.十分可 惜,他未能观察到电流计指针的偏转.后来有位科学家感叹道:“可怜 的科拉顿,在跑来跑去中丢失了良机.”你认为科拉顿的实验是否成 功产生了感应电流?为什么说他错失了良机?
预习交流 1 1820 年,丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,产生了 极其深远的影响:一方面,在技术上诞生了电流计,制成了电磁铁;另 一方面,在科学上架起了一座连接电和磁的桥梁,导致了电与磁关系 的一系列发现.奥斯特的发现引起了一种对称性思考:既然电流能够 引起磁针的转动,那么能不能用磁铁使导线中产生电流呢?你认为呢? 生活中利用这一原理的装置有什么? 答案:利用磁铁能使导线中产生电流,如生活中的发电机.
思考探究 引起磁通量变化的因素有哪些? 答案:(1)空间磁场分布不变,而闭合回路的面积发生变化. (2)闭合回路面积不变,而磁场发生变化. (3)磁场和闭合回路面积不变,线圈在磁场中转动改变了在垂直 于磁场方向的有效面积.
典题例解 【例 1】
如图所示,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 = . 思路点拨:本题关键是
解析:线圈平面 abcd 与磁感应强度 B 方向不垂直,不能直接用 Φ =BS 计算,处理时可以用不同的方法. 方法一:把 S 投影到与 B 垂直的方向即水平方向, 如图中 a'b'cd,S⊥=Scos θ, 故 Φ =BS⊥=BScos θ. 方法二:把 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. 答案:BScos θ
答案:科拉顿的实验成功地产生了感应电流,但因为感应电流只 有在磁通量变化过程中才能产生,所以科拉顿跑动过程中电流已经 消失,所以错失了看到电流计指针偏转的良机.
一、
磁通量及其变化
知识精要 1.磁通量的大小:如图所示,如果在匀强磁场中有一个与磁场方 向垂直的平面,而磁场的磁感应强度为 B,平面的面积为 S,则磁感应 强度 B 与面积 S 的乘积叫作穿过这个面积的磁通量 Φ .
一、
电磁感应现象
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学习 目标 重点 难点 1.知道电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律 的科学方法、科学态度和科学精神. 2.知道磁通量概念,会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的 大小. 3.通过实验理解感应电流产生的条件. 重点:磁通量及其比较、感应电流产生的条件. 难点:产生感应电流的条件.
