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第五章 初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波
第2節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用
1.理解磁通量的概念，會(huì)計(jì)算勻強(qiáng)磁場(chǎng)重通過某一面積的磁通量。
2. 知道感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，并能夠運(yùn)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件分析判斷相關(guān)問題。
3.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用。
3.單位： Wb（韋伯）
1.定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫作穿過這個(gè)面積的磁通量。符號(hào)Φ
B1
S1
B2
S2
知識(shí)點(diǎn)一：磁通量
2.公式： Φ=BS
Φ > 0
Φ < 0
B
B
4.磁通量是標(biāo)量，且有正負(fù)
規(guī)定磁感線從平面的某一面穿入，磁通量為正；磁感線從平面的另一面穿入，磁通量為負(fù)。
磁通量是標(biāo)量,運(yùn)算遵循標(biāo)量運(yùn)算法則(代數(shù)求和)
正負(fù)不表大小，只表示磁感線從正面穿進(jìn)還是從負(fù)面穿進(jìn)
5.物理意義：磁通量反映了穿過這個(gè)平面的磁感線條數(shù)。
S
B1
B2
當(dāng)平面有相同方向磁感線同時(shí)穿過時(shí)，總磁通量為各磁通量之和；當(dāng)平面有相反方向磁感線同時(shí)穿過時(shí)，總磁通量為各磁通量之差的絕對(duì)值。
S
B3
B1
同一平面垂直磁場(chǎng)方向放置，在磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方，磁感線分布越密集，穿過該平面的磁通量越大 。
磁通密度：
磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值上等于垂直穿過單位面積的磁通量。
表示單位面積上的磁通量，反映磁感線的疏密。
當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，穿過的磁通量？
磁感應(yīng)強(qiáng)度與平面夾角θ。
θ
B
S
同一平面，從與磁場(chǎng)垂直方向轉(zhuǎn)過θ角，磁通量變?yōu)椋?br/>S
B
S
S′
θ
B
S
轉(zhuǎn)過90°，平面與磁場(chǎng)平行，穿過的磁通量為多少？
轉(zhuǎn)過180°，平面與磁場(chǎng)垂直，穿過的磁通量為多少？
B
B
Φ=0
B
S
θ1
θ2
磁通量的變化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末態(tài)磁通量
初態(tài)磁通量
1.當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS
2.當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S。
3.B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，
但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
面積為 0.5 m2 的矩形線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 3 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，穿過該線圈的磁通量是多少？如果轉(zhuǎn)動(dòng)線圈使線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為 60° 穿過該線圈的磁通量又是多少？
已知 S = 0.5 m2 ，B = 3 T。
因線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，所以
Φ1 = BS = 3×0.5 Wb = 1.5 Wb
因線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為 60°，即與垂直于磁場(chǎng)方向
投影面的夾角為 30°，所以
Φ2 = BScos α = 3×0.5×cos 30° Wb = 1.3 Wb
當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，穿過該線圈的磁通量是
1.5 Wb ；當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為 60° 時(shí)，穿過該線圈的磁通量是 1.3 Wb。
1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，拉開了研究電與磁相互關(guān)系的序幕。既然電能夠產(chǎn)生磁，那磁也能夠生電，磁在什么條件下才能生電？下面通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探究。
實(shí)驗(yàn)一　探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流(如圖所示)
知識(shí)點(diǎn)二：電磁感應(yīng)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無電流) 分析論證
導(dǎo)體棒與磁場(chǎng) 保持相對(duì)靜止 無 閉合回路包圍的磁場(chǎng)的面積變化時(shí)，電路中有電流產(chǎn)生；包圍的磁場(chǎng)的面積不變時(shí)，電路中無電流產(chǎn)生
導(dǎo)體棒平行于 磁感線運(yùn)動(dòng) 無 導(dǎo)體棒做切割 磁感線運(yùn)動(dòng) 有 實(shí)驗(yàn)二　探究磁鐵在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生電流(如圖所示)
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (有無電流) 分析論證
N極插入線圈 有 線圈中的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生；線圈中的磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈中無電流產(chǎn)生
N極停在線圈中 無 N極從線圈中抽出 有 S極插入線圈 有 S極停在線圈中 無 S極從線圈中抽出 有
G
－
＋
+
+
-
實(shí)驗(yàn)操作 （線圈B中有無電流）
開關(guān)閉合瞬間
開關(guān)斷開瞬間
開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)
開關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片
開關(guān)閉合瞬間
開關(guān)斷開瞬間
開關(guān)閉合，迅速移動(dòng)滑片
復(fù)原再做
A
B
穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。
1.閉合回路
2.磁通量變化
正對(duì)面積S改變
磁場(chǎng)B的大小改變
磁場(chǎng)B的方向改變
Φ=BS
感應(yīng)電流
1.計(jì)算機(jī)磁盤磁記錄錄制時(shí)，磁頭產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨數(shù)字信息而改變，當(dāng)磁性盤片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，變化的磁場(chǎng)將磁盤上的磁性材料磁化，就記錄下相應(yīng)的磁信號(hào)。讀取信息時(shí)，磁盤再次通過磁頭，電磁感應(yīng)使磁頭產(chǎn)生的電流與錄制時(shí)的電流一致，從而獲得錄制的信息。
知識(shí)點(diǎn)三：電磁感應(yīng)的應(yīng)用
2.無線充電：利用電磁感應(yīng)制成手機(jī)無線充電裝置。
3.動(dòng)圈式話筒：話筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。
2.面積S＝0.5m2的閉合金屬圓線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)與環(huán)面垂直時(shí)，穿過環(huán)面的磁通量是_______；當(dāng)金屬圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°，環(huán)面與磁場(chǎng)平行時(shí)，穿過環(huán)面的磁通量是_______.
0.2Wb
0
1.一根導(dǎo)線長(zhǎng)0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是6×10-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是______；如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_____。
0.1T
0.1T
2.關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．閉合線圈放在變化的磁場(chǎng)中，必然有感應(yīng)電流產(chǎn)生
B．閉合正方形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直磁感線運(yùn)動(dòng)，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流
C．穿過閉合線圈的磁通量變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流
D．只要有穿過電路的磁通量，電路中一定就有感應(yīng)電流產(chǎn)生
【正確答案】C
3.如圖所示，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通有恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下列情況中線框產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（　 ）
A．導(dǎo)線中的電流變大
B．線框向右平動(dòng)
C．線框向下平動(dòng)
D．線框以AB邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
【正確答案】ABD
4.(多選)下列選項(xiàng)中的操作能使如圖所示的三種裝置產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（　?。?br/>A．甲圖中，使導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)
B．乙圖中，使條形磁鐵插入或拔出線圈
C．丙圖中，開關(guān)S保持閉合，使小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)
D．丙圖中，開關(guān)S保持閉合，使小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片
【正確答案】BD
一、磁通量
1.定義，2.公式：Φ=BS
3.單位：韋伯，符號(hào)：Wb 1Wb=1T·m2
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流
感應(yīng)電流
閉合回路
磁通量變化
正對(duì)面積S改變
磁場(chǎng)B的大小改變
磁場(chǎng)B的方向改變
φ=BS
三、電磁感應(yīng)的應(yīng)用

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