学年高中物理 第四章 电磁感应 第1节 划时代的发现 第2节 探究感应电流的产生条Word下载.docx

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2．磁通量的物理意义

（1）可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的磁感线的条数。

（2）同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大，当它跟磁场方向平行时，磁通量为0。

三、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（如图411所示）

图411

实验操作

实验现象（有无电流）

分析论证

导体棒静止

无

闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；

包围的面积不变时，电路中无电流产生

导体棒平行磁感线运动

导体棒切割磁感线运动

有

2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流（如图412所示）

图412

实验现象

（有无电流）

N极插入线圈

线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；

线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流

N极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极插入线圈

S极停在线圈中

S极从线圈中抽出

3.模仿法拉第的实验（如图413所示）

图413

实验现象（线圈B中有无电流）

开关闭合瞬间

线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；

线圈B中磁场不变时，线圈B中无感应电流

开关断开瞬间

开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动

开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片

4．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。

1．自主思考——判一判

（1）有电流即生磁场。

（√）

（2）有磁场即生电流。

（×

）

（3）静止的电荷周围也能产生磁场。

（4）磁通量计算公式Φ＝BS，可计算任何磁场的磁通量。

（5）导体棒切割磁感线不一定产生感应电流，但若垂直切割，则一定产生感应电流。

（6）穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定产生感应电流。

2．合作探究——议一议

（1）法拉第总结的引起感应电流的原因有哪些？

提示：

变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

（2）同一匀强磁场中两个面积不同的线圈，磁通量一定不同吗？

不一定，当两个线圈与磁场方向的夹角不同时，磁通量可能相同。

（3）某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时，回路一定无感应电流吗？

不一定，如果穿过闭合回路的磁通量正在变化，只是某一时刻磁通量为零，则回路中会产生感应电流。

磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算

1．对磁通量的正、负的理解

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。

2．磁通量的变化量ΔΦ

（1）当B不变，有效面积S变化ΔS时，ΔΦ＝B·

ΔS。

（2）当B变化，有效面积S不变时，ΔΦ＝ΔB·

S。

（3）当B和S同时变化时，ΔΦ＝Φ末－Φ初≠ΔB·

[典例]　如图414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414

（1）在B减为0.4T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？

（2）在磁场转过30°

角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？

（3）在磁场转过180°

[思路点拨]　解答本题应把握以下三点：

（1）磁通量与线圈匝数无关。

（2）当线圈平面与磁场不垂直时，应分解B或取S在与B垂直的平面上的投影面积。

（3）磁感线反向穿过线圈平面时，Φ为负值。

[解析]　

（1）由题意知线圈B与线圈A中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样。

ΔΦ＝（B2－B1）·

πr2≈1.26×

10－4Wb。

所以，线圈A和线圈B中的磁通量都减少1.26×

（2）对线圈C，Φ1＝B·

πr′2，当磁场转过30°

时，Φ2＝B·

πr′2cos30°

，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·

πr′2（cos30°

－1）＝－8.41×

10－6Wb。

所以，线圈C中的磁通量减少8.41×

（3）磁场转过180°

后，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ2为负，有：

Φ1＝Bπr′2，Φ2＝－Bπr′2，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.26×

[答案]　

（1）都减少1.26×

10－4Wb　

（2）减少了8.41×

10－6Wb　（3）1.26×

10－4Wb

匀强磁场中磁通量的计算

（1）B与S垂直时，Φ＝BS。

B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。

（2）B与S不垂直时，Φ＝B⊥·

B⊥为B垂直于线圈平面的分量，如图所示，Φ＝B⊥·

S＝Bsinθ·

1.如图415所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，穿过的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，则（　　）

图415

A．Φa<

Φb<

Φc

B．Φa>

Φb>

C．Φa<

Φc<

Φb

D．Φa>

Φc>

解析：

选B　当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此穿过闭合线圈的净磁感线条数a最多，b次之，c最少，即Φa>

Φc，选项B正确。

2.如图416所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（　　）

图416

A．ΔΦ1>

ΔΦ2　　　B．ΔΦ1<

ΔΦ2

C．ΔΦ1＝ΔΦ2D．无法确定

选B　设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强，若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2。

根据分析知：

ΔΦ1<

ΔΦ2，选项B正确。

感应电流是否产生的判断

1．导体回路闭合、磁通量变化是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可。

2．穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：

（1）磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化。

（2）线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化。

（3）磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ2－Φ1计算并判断磁通量是否变化。

（4）线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化。

[典例]　如图417所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是（　　）

图417

A．向右平动（ad边还没有进入磁场）

B．向上平动（ab边还没有离开磁场）

C．以bc边为轴转动（ad边还没有转入磁场）

D．以ab边为轴转动（转角不超过90°

[思路点拨]　解答本题时应把握以下两点：

（1）产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。

（2）判断线框做各种运动时穿过线框的磁通量是否发生变化。

[解析]　选项A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化（A情况下S增大，D情况下S变小），穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流。

而选项B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流。

D中磁通量大小变小。

[答案]　A

（1）如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流。

（2）磁通量发生变化，其内涵主要体现在“变化”上。

比如穿过电路的磁通量很大，若不变化，也不会产生感应电流。

1．（多选）下图均为闭合线框在匀强磁场中运动，请判断哪种情况能产生感应电流（　　）

选CD　产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，A、B没有磁通量的变化，所以没有感应电流，C、D是闭合回路，同时磁通量发生变化，所以产生感应电流。

2．如图418所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是（　　）

图418

A．螺线管中不会产生感应电流

B．螺线管中会产生感应电流

C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流

D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流

选B　螺线管所在的回路是闭合的，当条形磁铁向螺线管靠近时，穿过闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流。

3．如图419所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。

先把线圈撑开[如图（a）]，然后放手，让线圈收缩[如图（b）]。

线圈收缩时，其中是否有感应电流产生？

为什么？

图419

产生感应电流。

因为弹簧线圈构成的回路为闭合导体回路，收缩时，穿过回路的磁通量变小，符合产生感应电流的两个条件。

答案：

见解析

1．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是（　　）

A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大

B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大

C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零

D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的

选C　穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B项错误；

同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C项正确，D项错误。

2.如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有（　　）

图1

A．Φ1>

Φ2

B．Φ1<

C．Φ1＝Φ2

D．无法确定

选C　对于大环和小环来说，有效垂直面积相同，所以选C。

3.如图2所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直面内有一根通电直导线CD，已知CD∥AB。

当CD竖直向上平移时，电流的磁场穿过圆面积的磁通量将（　　）

图2

A．逐渐增大　　　　B．逐渐减小

C．始终为零D．不为零，但保持不变

选C　由于CD位于AB的正上方，根据安培定则可知，CD产生的磁感线在以AB为直径的圆内穿入和穿出的条数相同，所以不管电流怎么变化，下面圆内部的磁通量始终为0。

4.如图3所示，ab是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的匀强磁场中（　　）

图3

A．当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流

B．当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流

C．当ab垂直于磁感线向右平动时，ab中有感应电流

D．当ab垂直于磁感线向左平动时，ab中无感应电流

选C　闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中一定有感应电流，故当ab垂直于纸面向外、向