2017-2018学年粤教版高中物理选修3-2全册学案
第一章电磁感应
第一节电磁感应现象
第二节产生感应电流的条件
[学习目标] 1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化．
一、电磁感应的发现
[导学探究] (1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？
(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？
答案(1)电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动．
(2)电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流．
[知识梳理] 电流的磁效应及电磁感应现象的发现：
(1)丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系．
(2)英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即由磁生电的现象，他把这种现象命名为电磁感应．产生的电流叫做感应电流．
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动．( )
(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象．( )
(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象．( )
(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应．( )
答案(1)×(2)√(3)×(4)×
二、磁通量及其变化
[导学探究] 如图1所示，闭合导线框架的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B .
图1
(1)分别求出B ⊥S (图示位置)和B ∥S (线框绕OO ′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量．
(2)由图示位置绕OO ′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？
答案 (1)BS 0 (2)12BS 减少了12
BS [知识梳理] 磁通量的定义及公式：
(1)定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．
(2)公式：Φ＝BS ，其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积．大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无”)．ΔΦ＝Φ2－Φ1.
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大．( )
(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．( )
(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．( )
(4)利用公式Φ＝BS ，可计算任何磁场中某个面的磁通量．( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
三、产生感应电流的条件
[导学探究]
1．利用蹄形磁铁的磁场
如图2所示，导体AB 做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB 顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．(填“有”或“无”)
图2
2．利用条形磁铁的磁场
如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，当条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)
图3
3．利用通电螺线管的磁场
如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过．(填“有”或“无”)
图4
[知识梳理] 产生感应电流的条件是：只要使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．
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．( )
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．( )
(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流．( )
(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流．( )
答案(1)×(2)×(3)√(4)×
一、磁通量Φ的理解与计算
1．匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时，Φ＝BS.
(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量．如图5甲所示，Φ＝B⊥S＝
(B sinθ)·S.
也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BS cosθ.
图5
2．磁通量的变化
大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图6(a)所示．
(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．
图6
例1 如图7所示，有一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1cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1cm,10匝；线圈B的半径为2cm,1匝；线圈C的半径为0.5cm,1匝．问：
图7
(1)在B减为0.4T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？
(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？
答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4Wb
(2)减少了6.28×10－5Wb 减少了1.256×10－4Wb
解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样．
ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4Wb
即A、B线圈中的磁通量都减少了1.256×10－4Wb
(2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5Wb
当转过90°时，Φ2＝0，
故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5Wb
＝－6.28×10－5Wb
当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，
有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4Wb.
1．磁通量与线圈匝数无关．
2．磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反．
针对训练1 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图8所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
图8
A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定
答案 C
二、感应电流产生条件的理解及应用
1．感应电流产生条件的理解
不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化．
