鲁科版 (2019)必修 第三册电磁感应现象及其应用导学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册电磁感应现象及其应用导学案，共6页。

逐点清(一) 磁通量
[多维度理解]
1．定义
(1)B为________的磁感应强度，S为________磁场方向平面的面积。
(2)把磁感应强度B与面积S的________，称为穿过这个平面的磁通量。
2．计算公式：Φ＝______。
此公式的适用条件：
(1)______磁场；
(2)磁场与平面______。
3．单位：国际单位是______，简称______，符号为______，1 Wb＝1 T·m2。
4．磁通密度：磁感应强度又称____________，B＝eq \f(Φ,Sn)，其中Sn为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直于磁感线的单位面积的________。
eq \a\vs4\al([微点拨])
1．对磁通量的理解
(1)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某平面的磁通量为正，则向外穿过这个平面的磁通量为负。若穿过某平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该平面的合磁通量为净磁感线的条数。
(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量的大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n。
2．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为线圈在磁场中的面积。
(2)B与S不垂直时；Φ＝BS⊥。S⊥为线圈在垂直于磁场方向上的投影面积，如图所示，Φ＝BSsin θ。
3．磁通量变化的计算
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。
[典例] 如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O、半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm、匝数为10匝；B线圈半径为2.0 cm、匝数为1匝；C线圈半径为0.5 cm、匝数为1匝。问(取π＝3.14，eq \r(3)＝1.732)
(1)在B0减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？
(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？
尝试解答：
[全方位练明]
1．关于磁通量，下列说法正确的是( )
A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大
B．放在某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零
C．磁通量的变化不一定是磁场的变化引起的
D．磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变
2.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶4 D．4∶1
逐点清(二) 电磁感应现象与应用
[多维度理解]
1．电磁感应现象
(1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)
(2)探究条形磁铁在螺线管中运动是否产生电流(如图所示)
(3)产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的________发生变化 ，闭合回路中就会产生电流。
(4)电磁感应：因穿过闭合回路的________变化而产生电流的现象。
(5)感应电流：__________中所产生的电流。
2．电磁感应的应用
(1)电磁感应现象的发现，进一步推动了电磁技术的发展，引领人类社会进入了______时代。
(2)电磁感应应用在计算机磁盘与磁记录、__________、动圈式话筒等。
磁通量变化的两类情形
1．由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量的变化：
(1)由于磁场和闭合回路的相对运动而改变闭合回路所在位置的磁场。如图甲所示，当磁铁向下移动时，通过线圈的磁通量增加。
(2)由于电流改变而改变闭合回路所在位置的磁场。如图乙所示，当直线电流I增大时，线圈abcd中的磁通量增加。
2．磁场不变，由于处在磁场中的闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量的变化：
eq \a\vs4\al([微点拨])
(1)闭合回路与磁场的夹角保持不变，改变闭合回路的面积。如图甲所示，用力将闭合金属弹簧圈拉大的过程，线圈磁通量减小。
(2)闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动而使闭合回路磁通量改变。如图乙所示，当导体棒ab向右运动时，闭合回路的磁通量减小。
(3)由于闭合回路和磁场的夹角改变从而改变有效面积。如图丙所示，线框abcd绕OO′轴转动。
(4)由于磁场和处在磁场中闭合回路面积都发生变化时，引起穿过闭合回路的磁通量发生变化。
[全方位练明]
1．判断下列说法是否正确。
(1)只要有电流，电流周围就一定有磁场。( )
(2)只要有磁场，就一定有感应电流产生。( )
(3)只要磁场是变化的，闭合电路中就一定有感应电流产生。( )
(4)产生感应电流的原因都与变化和运动有关。( )
2．(2024·四川1月学考)如图所示，处于磁场中的导体棒和电流计连接成闭合回路。下列判断正确的是( )
A．导体棒沿着磁感线向上运动，有感应电流
B．导体棒沿着磁感线向下运动，有感应电流
C．导体棒垂直磁感线向左运动，有感应电流
D．导体棒垂直磁感线向右运动，无感应电流
3．(选自粤教版教材课后练习)某同学将电流计、线圈A和线圈B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路。
(1)当接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转。请分析其可能的原因。
(2)电路正常后，这套实验装置可以用于探究哪些物理问题？
第2节 电磁感应现象及其应用
逐点清(一)
[多维度理解]
1．(1)匀强磁场 垂直于 (2)乘积 2.BS (1)匀强
(2)垂直 3.韦伯 韦 Wb 4.磁通密度 磁通量
[典例] 解析：(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等。设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量ΔΦA＝ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb。
(2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面夹角为θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面的夹角为θ2＝60°，则Φ1′＝B0πr2sin θ1，Φ2′＝B0πr2sin θ2，磁通量的改变量ΔΦ＝|Φ2′－Φ1′|＝B0πr2(sin 90°－sin 60°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6 Wb。
答案：(1)1.256×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb
[全方位练明]
1．选C 磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角有关，A、B、D错误，C正确。
2．选A 由图像可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为Φ＝B·πr2，因此穿过它们的磁通量之比为1∶1，A项正确。
逐点清(二)
[多维度理解]
1．(1)有 无 (2)变化 不变 (3)磁通量 (4)磁通量
(5)电磁感应 2.(1)电气 (2)无线充电
[全方位练明]
1．(1)√ (2)× (3)× (4)√
2．选C 导体棒沿着磁感线向上运动，导体棒没有切割磁感线，回路不会产生感应电流，故A错误；导体棒沿着磁感线向下运动，导体棒没有切割磁感线，回路不会产生感应电流，故B错误；导体棒垂直磁感线向左运动，导体棒切割磁感线，回路会产生感应电流，故C正确；导体棒垂直磁感线向右运动，导体棒切割磁感线，回路会产生感应电流，故D错误。
3．解析：(1)因为图中的开关不能控制含有电源的电路中电流的通断，也就是A线圈所在的电路，当接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转。所以应该把开关接在线圈A所在的回路中。
(2)电路正常后，本实验装置可以用于探究开关通断瞬间、滑动变阻器滑片移动过程中，线圈B中是否有感应电流产生，即观察电磁感应现象。
答案：(1)开关不能控制含有电源的电路中电流的通断
(2)电磁感应现象
课标要求
层级达标
1.知道磁通量。
2.通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。
3.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
学考层级
1.初步形成磁通量的概念，能解决简单的实际问题。
2.能根据实验方案，验证电磁感应现象的知识，并能进行分析。
3.能体会到电磁技术的应用对人类生活和社会发展带来的影响。
选考层级
1.理解磁通量的概念，掌握磁感应强度与磁通量的关系，综合所学知识解决实际问题。
2.能分析电磁感应的实验现象，发现其中规律，形成合理的结论。
3.能认识到电磁技术的应用对现代生活及社会带来的意义。
实验操作
实验现象(有无电流)
分析论证
导体棒静止
无
闭合回路包围的面积变化时,回路中有电流产生;闭合回路包围的面积不变时,回路中______电流产生
导体棒平行磁感线运动
(与导轨不分离)
无
导体棒切割磁感线运动
(与导轨不分离)
有
实验操作
实验现象(有无电流)
分析论证
N极插入线圈
有
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
N极停在线圈中
无
N极从线圈中抽出
有
S极插入线圈
有
S极停在线圈中
无
S极从线圈中抽出
有