高二物理磁通量

10.5电磁感应现象电磁感应的条件感应电流的方向新课引入电磁感应现象电磁感应现象中的能量转换英国科学家法拉第经过十年坚持不懈地努力，终于取得重大突破，在1831年发现了利用磁场产生电流的条件和规律。这种由磁场产生电流的现象后来被称为电磁感应现象。他的这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。法拉第新课引入一、电磁感应现象1．电磁感应现象：由变化的磁场使闭合电路产生电流的现象，称为电磁感应现象．2．感应电流：由电磁感应产生的电流，叫感应电流．二．产生电磁感应现象的条件：下面通过三个实验说明感应电流产生的条件。闭合电路中的磁通量发生变化。演示实验一闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。实验分析实验现象闭合回路磁通量导体运动方向垂直磁场方向沿磁场方向产生电流无电流有变化无变化实验结论闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动的本质是闭合回路中磁通量的变化。演示实验二将磁铁与螺线管相对运动。实验分析闭合回路磁通量磁铁运动方向磁极插入静止不动实验现象产生电流有变化产生电流有电流无电流无变化磁极拔出演示实验三双螺线管实验。闭合回路磁通量变阻器滑动开关通断实验现象实验方法螺线管插入拔出实验现象产生电流产生电流产生电流有变化有变化有变化结论：不论是闭合电路的一部分导体切割磁感线运动，还是闭合电路中的磁场发生变化，也即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．理解产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，这里关键要注意“闭合”与“变化”两词：①电路必须是闭合的，电路不闭合，电流就不可能产生。②在闭合电路中有磁通量穿过但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流。③引起磁通量变化的原因：B发生变化；或S发生变化；或B和S的夹角发生变化。闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电流的方向可用右手定则确定。1.右手定则伸开右手，使拇指与其余四指垂直，且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导线运动方向，则四指所指的方向就是导线中感应电流的方向。三、感应电流的方向闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中感应电流的方向遵循什么规律？演示：请观察磁铁N极在插入线圈和拔出线圈的过程中，闭合电路中感应电流的方向相同吗？现象：产生的感应电流的方向不同。观察：N极和S极插入和拔出过程中，穿过线圈的磁通量的变化有什么不同？产生的感应电流的磁场方向与的变化有什么关系？B'与B方向的关系I感的磁场B'的方向磁通量Ф的变化原磁场B的方向vvvv将上述实验结果分析填入下表中：增加减少增加减少相反相反相同相同2.楞次定律闭合回路中产生的感应电流的方向，总是使它的磁场阻碍穿过线圈的原磁通量的变化。(1)当原磁场穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电流的磁场就和原磁场方向相反。(2)当原磁场穿过闭合电路的磁通量减少时，感应电流的磁场就和原磁场方向相同。用楞次定律确定感应电流方向的步骤如下：(1)明确闭合电路中原来的磁场方向；(2)确定穿过线圈的原磁通量是增加还是减少；(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；(4)根据安培定则确定感应电流的方向。实验结论例如图所示，当磁铁的N极插入线圈时，试确定感应电流的方向。答:(1)当磁铁N极插入线圈时，线圈中原磁场的方向向下。(2)穿过线圈的磁通量是增加的。(3)由楞次定律知感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的增加，因此感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场的方向向上。(4)根据安培定则可以确定，感应电流的方向如图中箭头所示。从另外一个角度来认识楞次定律：当磁铁插入线圈时磁铁和线圈的磁极是同名磁极相对，当磁铁从线圈中拔出时磁铁和线圈的磁极是异名磁极相对。所以，当磁铁下落时，二者相斥；当拔出磁铁时，二者相吸。二者间的相互作用力总是阻碍导体和磁体间的相对运动。实验一、二机械能→电能方式：外力移动导体（或磁铁）做功应用：发电机实验三电能→电能方式：由一个螺线管转移给另一个螺线管应用：变压器结论：在电磁感应现象中，不同形式的能量在相互转换过程中能量守恒。四、电磁感应现象中的能量转换例一．试判断下述说法的正确性：1．当线圈中的磁通量发生变化时，一定有感应电流产生。(×)2．当线圈中的磁通量很大时，就有感应电流。(×)3．线圈中没有感应电流，是因为线圈中没有磁场。(×)4．闭合线圈中感应电流的磁场总是与原磁场的方向相反。(×)5．当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就有感应电流产生。(√)例二．画出图中感应电流的方向：××××××××××××××××××××NSvvIIVI例三如图所示，abcd是一个金属框架，cd是可动边，框架平面与磁场垂直。当cd边向右滑动时,请分别用右手定则和楞次定律来确定cd中感应电流的方向。bGacdc'd'v答：当cd边在框架上向右做切割磁感线滑动时，用右手定则可以确定感应电流的方向是由c指向d。同样，当cd边向右滑动时，穿过abcd回路的磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍原磁通量的增加，所以它的方向与原磁场的方向相反，即垂直纸面向外，又根据安培定则可知，感应电流的方向仍是由c指向d。I本节主要介绍了以下几个内容：1．什么是电磁感应，什么是感应电流。2．感应电流产生的条件：闭合电路中的磁通量发生变化。3．感应电流的方向：当导线切割磁感线运动时，用右手定则判断，当线圈中的磁通量发生变化时，用楞次定律判断。小结作业1.复习本节课文．2.P82页思考与练习：3、4、5、7。