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1、第四章 电磁感应,知识导航本章以电流、磁场知识为基础，研究了电磁感应的一系列现象，通过实验总结出了产生感应电流的条件和判定感应电流方向的一般规律楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律，讲述了电磁感应的两种特殊现象自感和涡流本章内容可分为四个单元第一单元(第12节)，探究产生感应电流的条件；第二单元(第3节)，讲述楞次定律及应用；第三单元(第4节)，讲述法拉第电磁感应定律；第四单元(第57节)，讲述产生感应电动势的本质及几种特殊的电磁感应现象,本章的重点是感应电流的产生条件和法拉第电磁感应定律、楞次定律；难点是楞次定律的理解和应用本章知识是以后学习交变电流、电磁场和电磁波
2、的基础，是高中物理的重要内容，也是高考的重点同学们应给予足够的重视,学法指导(1)要熟知产生感应电流的条件，磁通量的变化率决定着感应电动势的大小，理解感应电流的磁场总是“阻碍”原磁场的变化等概念(2)要学好本章知识，首先要认真观察实验现象，并对实验现象进行分析和推理，充分理解从实验到理论的分析推理过程(3)在深刻理解磁通量、磁通量的变化、变化率、原磁场、感应电流的磁场这些概念的基础上全面掌握计算感应电流的两种方法，熟练应用楞次定律,(4)要全面理解能的转化和守恒定律，学会用能量守恒的观点分析电磁感应的实际问题,考纲须知,4.1 划时代的发现4.2 探究感应电流的产生条件,解读课标,在初中物理已
3、经学过，闭合导体回路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就产生电流(如图所示)，这种现象叫做电磁感应，电磁感应现象是怎样产生的？它的产生条件是什么？,1电磁感应现象的发现是与_的发现密切相连的2电流的磁效应是丹麦物理学家_首先发现的，时间是_年，电流的磁效应证实了_现象和_现象是有联系的3英国物理学家_于_年发现了电磁感应现象，实现了磁生电的梦想4回顾磁通量的概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场垂直的平面S，_和_的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，单位_，符号_,5读课本的几个演示实验，仔细体会这几个实验的共同点是_6感应电流产生的条件是_,答案：1.电流磁效应2奥斯特；
4、1820；电；磁3法拉第；18314磁感应强度B；面积S；韦伯；Wb5磁生电是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应6只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生,(1)截流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应(2)1820年4月，奥斯特发现了电流的磁效应特别提醒：(1)电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系(2)奥斯特的发现突破了人类对电与磁认识的局限性.,探究热点1 电流的磁效应,由磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，英国科学家法拉第经过10年的不懈努力终于在1831年发现电磁感应现象，完成了磁生电的愿望法拉第把引起感
5、应电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁场、在磁场中运动的导体,探究热点2 电磁感应现象,特别提醒：(1)能产生电磁感应现象的电路必须是闭合的(2)电磁感应定律的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生(3)电流磁效应和电磁感应现象的关系,电磁感应现象的发现有何重大意义？答案：(1)使人们对于电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生(2)促进了人类文明的进步，改善了人类的生活条件.,(1)磁通量的定义式：BS.(2)磁通量的单位为韦伯，符号Wb.(3)判断穿过回路的磁通量是否发生变化大致有以下几种情况：
6、磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化,探究热点3 磁通量,磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由t0计算并判断磁通量是否变化线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时,磁通量是标量，那么的正、负如何理解？答案：磁通量有正负之分，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若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为1
7、，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即12.磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的.,集体讨论2,(1)实验观察实验闭合电路中部分导体做切割磁感线运动如图甲所示，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,探究热点3 感应电流的产生条件,实验条形磁铁在线圈中运动如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生,实验改变螺线管A中的电流如图丙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S
8、一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，无电流产生,(2)分析论证归纳上述实验观察的结果，可以看出：实验中，磁场的强弱没有变化，但是导体棒切割磁感线运动使闭合电路包围的面积在变化实验中和中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场发生变化；将开关闭合或断开及改变滑动触头的位置，使A中电流变化时，电流产生的磁场也在变，通过B线圈的磁场强弱也在变(3)归纳结论只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流,特别提醒：感应电流产生条件可总结为两条：一是电路闭合，二是磁通量变化，二者缺一不可.,1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一
9、个螺线管与电流计相连为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，当他把磁铁投入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验下列说法正确的是()A在科拉顿整个操作过程中，电流计不发生偏转B将磁铁投入螺线管瞬间，电流计发生偏转，但科拉顿跑过去观察时，电流计已不再偏转,集体讨论3,C科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是当时电流计灵敏度不够D科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是导线过长，电流过小答案：B解析：科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通量变化，回路中产生感应电流，电流计偏转，之后，穿过线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计不偏转，由于科拉顿放完磁铁后跑到另一室观察
10、，需一定时间，所以他观察不到偏转只有B项正确,下列说法正确的是()A法拉第发现电磁感应现象只是一种偶然B其他人在研究过程中没有收获是因为没有穷追到底C科学家对自然现象、自然规律的某些“信念”，在科学发现中起着重要作用D成功属于坚持不懈的有心人,题型1,解析：法拉第和其他同时代从事电磁感应研究的科学家有着共同的信念：自然界应该是和谐统一的正因为在这种信念影响下从事研究，终于在科学上有所发现，但他们往往没有穷追到底，所以B对，C对，法拉第发现电磁感应除了有坚定信念，同时具有踏实、客观的科学态度，十年坚持不懈的努力，终于取得了重大突破，所以A错，D对，故选BCD.答案：BCD,(2010苍山高二检测
11、)首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是()A安培和法拉第B法拉第和楞次C奥斯特和安培 D奥斯特和法拉第答案：D解析：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确.,变式1,下列现象中属于电磁感应现象的是()A磁场对电流产生力的作用B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场,题型2,解析：磁场对电流产生力的作用属于通电导线在磁场中的受力情况；插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电流的磁效应；电流周围产生磁场属于电流的磁效应；而变化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象故正确答
12、案为B.答案：B点评：电磁感应现象最根本的东西是磁生电，要和电生磁、磁化等现象区分开,下列现象属于电磁感应现象的是()A莱顿瓶放电使缝衣针磁化B雷电使刀叉钢针磁化C指南针总是大致指南北方向D放在磁铁附近的导体环在靠近磁铁过程中产生了电流答案：D解析：电磁感应现象是由磁生电的过程，故ABC错D对.,变式2,如图所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd由实线位置在水平面内向右平动，逐渐移动到虚线位置，穿过线框的磁通量如何变化？,题型3,解析：由直导线电流产生磁场的磁感线的特点知：在电流I的右侧的磁感线的方向垂直纸面向内，在电流I的左侧磁感线的方向垂直纸面向外磁感线的疏密分布是越靠近导线
13、，磁感线越密，离导线越远，磁感线越稀疏线框的水平平动，可分为三个阶段第一阶段，从实线位置开始至bc边到达直导线位置，穿过线圈的磁通量逐渐增大，第二阶段从bc边抵达直导线处开始至ad边到达直导线为止，由于垂直纸面向外的磁感线逐渐减少，垂直纸面向内的磁感线逐渐增多，所以穿过线框的总磁通量先减少(当ab、dc两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零)后增大第三阶段从ad边离开直导线向右运动开始至线框抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少,一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成角，将abcd绕ad轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量
14、的变化量为(),变式3,A0B2BSC2BScos D2BSsin答案：C解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为：1BScos.后来穿过线圈平面的磁通量为：2BScos则磁通量的变化量为：|21|2BScos.,如下图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列方法中不可行的是()A将线框向左拉出磁场B以ab边为轴转动(小于90)C以ad边为轴转动(小于60)D以bc边为轴转动(小于60),题型4,解析：将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流当线框以ab边为轴转动时
15、，线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流当线框以ad边为轴转动(小于60)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流，如果转过的角度超过60，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流(60300),当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积的一半的乘积)答案：D点评：通过本例可以使学生知道判断穿过线圈的磁通量是否变化，关键是看穿过线圈的磁感线的条数是否变化,如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的
16、是(),变式4,A线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案：C,解析：四种情况中初始位置线框与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线框移动后，线框仍与磁感线平行磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确.,在有磁铁矿的地方，地磁场会产生异常，地质工作者利用这一现象探矿、找矿现在给你一个灵敏电流计，一个多匝大线圈，你能进行简单的模拟探究吗？说明你的探究方法和原理解
17、析：把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路，使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动，若灵敏电流计产生偏转，则表明周围有磁铁矿点评：弄清物理情景，充分利用所学物理知识回答,题型5,如图所示，把一条大约10m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路，两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由,变式5,你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？试一试解析：我们知道，闭合电路的部分导体切割磁感线时，闭合电路中有感应电流产生，摇绳发电的实质是，闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，故绳运动方向与地磁场平行时无感应电流，而运动方向与地磁场垂直时，产生的感应电流最大，地磁场是南北方向的，故摇绳的两位同学沿东西方向站立时，发电的可能性最大,
