第四章电磁感应第1、2节划时代的发现探究感应电流的产生条件对应学生用书P11.划时代的发现(1)奥斯特梦圆“电生磁”:1820年,丹麦物理学家发现通电导线能使小磁针发生偏转,这种作用称为。
(2)法拉第心系“磁生电”①英国物理学家发现了电磁感应现象。
在电磁感应中产生的电流叫做电流。
②法拉第把引起感应电流的原因概括为五类:的电流、的磁场、运动的恒定电流、的磁铁、在磁场中运动的导体,它们都与变化和运动相联系。
2.探究感应电流的产生条件(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流①实验装置②分析论证:闭合电路包围的面积时,电路中有电流产生;包围的面积时,电路中无电流产生。
(2)探究磁铁在线圈中运动是否产生电流①实验装置②分析论证:线圈中的磁场时,线圈中有感应电流;线圈中的磁场时,线圈中无感应电流。
(3)模仿法拉第的实验①实验装置②分析论证:线圈B中磁场时,线圈B中有感应电流;线圈B中磁场时,线圈B中无感应电流。
(4)归纳结论只要穿过导体回路的发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。
第3节楞次定律对应学生用书P31.探究感应电流的方向(1)实验器材:条形磁铁、电流表、线圈、导线、两节干电池(用来查明电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。
(2)探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。
结论:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转。
即左进偏,右进偏。
(3)实验现象:如图所示,在四种情况下,将实验结果填入下表。
①线圈内磁通量增加时的情况②线圈内磁通量减少时的情况(4)实验结论表述一:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向。
表述二:当磁铁靠近线圈时,两者;当磁铁远离线圈时,两者。
2.楞次定律感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的。
注意:阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量的变化不能被抵消,磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。
阻碍不是相反,当电路中的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同(增反减同)。
3.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时所指的方向就是感应电流的方向。
(2)适用范围:适用于闭合回路部分导体产生感应电流的情况。
阶段回顾(第1~3节)对应学生用书P7易错点一对产生感应电流的条件理解有误1.在一通电直导线附近放置一个导线圆环,有三种情况:(甲)长直导线穿过导线环中心,并和导线环所在平面垂直;(乙)导线环左右对称地放在长直导线的一侧;(丙)长直导线放在导线环旁边。
当长直导线中的电流减小时,导线圆环里会产生感应电流的是()A.只有甲B.只有甲和丙C.只有乙和丙D.只有丙2. 法拉第在研究电磁感应现象时,将两个线圈绕在同一个铁环上,简化电路如图所示,下列关于法拉第研究过程的说法正确的是()A.闭合开关S的瞬间,右侧线圈中不产生感应电流B.闭合开关S以后,右侧线圈中产生稳定的感应电流C.断开开关S的瞬间,右侧线圈中产生感应电流D.断开开关S的瞬间,右侧线圈中不产生感应电流易错点二不理解“切割”磁感线的含义3.(多选)下列选项表示的是闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为b→a的是()易错点三混淆“左、右”手定则4.(多选)如图所示,导体ab、cd可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通。
当导体ab向左移动时()A.ab中感应电流的方向为a到bB.ab中感应电流的方向为b到aC.cd向左移动D.cd向右移动5.如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,当ef向右匀速运动时()A.圆环中磁通量不变,环上无感应电流产生B.整个环中有顺时针方向的电流C.整个环中有逆时针方向的电流D.ef的右侧环上有逆时针方向的电流,ef的左侧环上有顺时针方向的电流易错点四混淆感应电流的“磁场”与“原磁场”6.如图所示,一闭合小线框从蹄形磁铁的N极正上方水平移动到S极的正上方,从上往下看,此过程中小线框中感应电流的方向()A.始终顺时针B.始终逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针7.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过灵敏电流计的感应电流方向是()A.先向左,再向右B.先向右,再向左C.始终向右D.始终向左8.如图所示,某同学用一个闭合线圈套入蹄形磁铁,由1位置经2位置到3位置,最后从下方S极拉出,则在这一过程中,线圈中的感应电流的方向是()A.沿abcd不变B.沿adcb不变C.先沿abcd,后沿adcbD.先沿adcb,后沿abcd对应学生用书P8重难点一楞次定律与图象的综合问题1.如图甲所示,通电螺线管A与用绝缘绳悬挂的线圈B的中心轴在同一水平直线上,A中通有如图乙所示的变化电流,t=0时电流方向如图甲中箭头所示。
在t1~t2时间内,对于线圈B的电流方向(从左往右看)及运动方向,下列判断正确的是()A.线圈B内有逆时针方向的电流、线圈向右摆动B.线圈B内有顺时针方向的电流、线圈向左摆动C.线圈B内有顺时针方向的电流、线圈向右摆动D.线圈B内有逆时针方向的电流、线圈向左摆动2.如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化的电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,t1时刻电流方向如图甲中箭头所示。
P所受的重力为G,桌面对P的支持力为F N,则()A.t1时刻F N>G,P有收缩的趋势B.t2时刻F N=G,此时穿过P的磁通量为0C.t3时刻F N=G,此时P中无感应电流D.t4时刻F N<G,此时穿过P的磁通量最小重难点二楞次定律与力学的综合问题3.如图所示,两个相同的铝环穿在一根光滑杆上,将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中,两环的运动情况是()A.同时向左运动,间距增大B.同时向左运动,间距不变C.同时向左运动,间距变小D.同时向右运动,间距增大4.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。
当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的正确判断是()A.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向右5. 如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A 的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。
现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则()A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大重难点三楞次定律与能量守恒的综合问题6. (多选)在一水平通电直导线的正下方,有一半圆形光滑圆弧轨道,一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放,则下列说法中正确的是()A.圆环中有感应电流产生B.圆环能滑到轨道右侧与A点等高处CC.圆环最终停在轨道的最低点B处D.圆环运动过程中机械能守恒7.如图所示,铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断正确的是()A.金属环在下落过程中的机械能守恒B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C.金属环的机械能先减小后增大D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力第4节法拉第电磁感应定律对应学生用书P91.感应电动势(1)概念:在现象中产生的电动势。
(2)产生:只要穿过回路的发生变化,就能产生感应电动势,与电路是否闭合无关。
(3)方向:产生感应电动势的电路(导体或线圈)相当于电源,电源的正、负极可由或判断。
(4)感应电流与感应电动势的关系:遵循定律,即I=。
2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的成正比。
(2)公式:E=,n为线圈匝数。
注意:①感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有直接联系。
②当ΔΦ仅由B的变化引起时,则E=n SΔBΔt;当ΔΦ仅由S的变化引起时,则E=nBΔSΔt。
③磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ-t图象上某点切线的斜率。
3.导体切割磁感线时的感应电动势4.反电动势(1)定义:电动机转动时,线圈中产生感应电动势,这个感应电动势总要电源电动势的作用,我们把这个电动势称为反电动势。
(2)作用:反电动势的作用是线圈的转动。
如果要使线圈维持原来的转动,电源就要向电动机提供能量,此时,电能转化为其他形式的能。
第5节电磁感应现象的两类情况对应学生用书P111.电磁感应现象中的感生电场(1)感生电场麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场,它与静电场不同,不是由产生的,我们把它叫做感生电场。
(2)感生电动势由感生电场产生的感应电动势。
(3)感生电动势中的非静电力就是对的作用。
(4)感生电场的方向判断由磁场的方向和强弱变化,根据定律、定则判断。
(5)感生电场的产生条件空间中发生变化,与是否存在闭合导体无关。
注意:感生电场的电场线与磁场方向垂直,感生电场的强弱与磁感应强度的变化率有关。
2.电磁感应现象中的洛伦兹力(1)动生电动势由于导体做运动而产生的感应电动势。
(2)动生电动势中的“非静电力”自由电荷因随导体棒运动而受到,非静电力与有关。
(3)动生电动势中的功能关系闭合回路中,导体棒做切割磁感线运动时,克服力做功,其他形式的能转化为。
注意:产生动生电动势时,洛伦兹力对导体棒中的自由电荷不做功。
阶段回顾(第4~5节)对应学生用书P21易错点一 混淆公式的适用范围1.如图所示,平行导轨间距为d ,一端跨接一个电阻R ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于平行金属导轨所在平面。
一根金属棒MN 与导轨成θ角放置,金属棒与导轨的电阻均不计。
当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v 在金属导轨上滑行时,通过电阻R 的电流是( )A.Bd v RB.Bd v sin θRC.Bd v cos θR D.Bd vR sin θ易错点二 电势差、电势的高低判断不准确2. 如图所示,直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向平行于ab 边向上。
当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时,a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c 。