20xx教科版高中物理選修（3-2）第1章 第1、2節(jié)《電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件》-文庫吧
2024-11-17 22:19 本頁面
【正文】 磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，但在接通或斷開電源的瞬間或改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)， B 線圈中卻出現(xiàn)感應(yīng)電流，這說明什么？ 答案 說明導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)原因，通過閉合電路的磁場(chǎng)發(fā)生變化也可以產(chǎn)生感應(yīng)電流． (2)當(dāng)實(shí)驗(yàn) 2中開關(guān)閉合后， A線圈電流穩(wěn)定時(shí)， B線圈中也存在磁場(chǎng)，但不出現(xiàn)感應(yīng)電流，這說明什么？ 答案 說明感應(yīng)電流的產(chǎn)生，不在于閉合回路中是否有磁場(chǎng)． (3)實(shí)驗(yàn) 2 兩個(gè)線圈相互垂直放置時(shí)不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，這又說明什么？ 答案 說明感應(yīng)電流的產(chǎn)生， 不在于磁場(chǎng)是否變化． 3．試總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件． 答案 實(shí)驗(yàn) 1 中，磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，但在導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流；實(shí)驗(yàn) 2 通過改變電流從而改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱，進(jìn)而改變了磁通量，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，所以可以將產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件描述為 “ 只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 ” ． [要點(diǎn)提煉 ] 1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過 閉合 電路的 磁通量 發(fā)生變化． 2．特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．在利用 “ 切割 ” 來討論和判斷有無感應(yīng)電流時(shí)，應(yīng)該注意： (1)導(dǎo)體是否將磁感線 “ 割斷 ” ，如果沒有 “ 割斷 ” 就不能說切割．如圖 5 所示，甲、乙兩圖中，導(dǎo)體是真 “ 切割 ” ，而圖丙中，導(dǎo)體沒有切割磁感線． 圖 5 (2)是否僅是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，如圖丁．如果由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去． [延伸思考 ] 電路不閉合時(shí)，磁通量發(fā)生變化是否能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？ 答案 當(dāng)電路不閉合時(shí)，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 一、磁通量 Φ 及其變化量 Δ Φ 的理解與計(jì)算 例 1 如圖 6 所示，水平放 置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一金屬線框，線框平面 與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化情況是 ( ) 圖 6 A．先減小后增大 B．始終減小 C．始終增大 D．先增大后減小 解析 線框在磁鐵兩端的正上方時(shí)穿過該線框的磁通量最大，在磁鐵中央時(shí)穿過該線框的磁通量最小，所以該過程中的磁通量先減小后增大，故 A對(duì)． 答案 A 例 2 如圖 7所示的線框，面積為 S，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， B 的方向與線框平面成 θ 角，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過 90176。 到如圖所示的虛線位 置時(shí)，試求： 圖 7 (1)初、末位置穿過線框的磁通量 Φ 1和 Φ 2； (2)磁通量的變化量 Δ Φ . 解析 (1)解法一：在初始位置，把線框平面向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向的面積為 S⊥ ＝ Ssin θ ，所以 Φ 1＝ BSsin θ .在末位置，把線框平面向垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影，可得垂直于磁場(chǎng)方向的面積為 S⊥ ′ ＝ Scos θ .由于磁感線從反面穿入，所以 Φ 2＝－ BScos θ . 解法二：如圖所示，把磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 沿垂直于線框平面和平行于線框平面進(jìn)行分解，得 B 上 ＝Bsin θ ， B 左 ＝ Bcos θ 所以 Φ 1＝ B 上 S＝ BSsin θ ， Φ 2＝－ B 左 S＝－ BScos θ . (2)開始時(shí) B與線框平面成 θ 角，穿過線框的磁通量 Φ 1＝ BSsin θ ；當(dāng)線框按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通量減小，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng) θ 時(shí)，穿過線框的磁通量減小為零，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至 90176。 時(shí)， 磁感線從另一面穿過，磁通量變?yōu)?“ 負(fù) ” 值， Φ 2＝－ BScos θ .所以，此過程中磁通量的變化量為 Δ Φ ＝ Φ 2－ Φ 1＝－ BScos θ － BSsin θ ＝－ BS(cos θ ＋ sin θ )． 答案 (1)BSsin θ － BScos θ (2)－ BS(cos θ ＋ sin θ ) 二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的分析判斷及實(shí)驗(yàn)探究 例 3 如圖 8所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形金屬軌道上有等長(zhǎng)的兩根金屬棒 ab 和
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