上海矩道网络科技有限公司(简称“矩道科技”)是一家以“让教育多一个维度”为愿景的高新技术企业。公司专注于虚拟现实、增强现实等XR技术在教育行业的应用,致力于VR虚拟现实课堂、K12虚拟现实数字课程、虚拟仿真实验实训系统的研发、应用与推广。截止2024年底,矩道科技已服务千余所学校。
上海矩道vr实验室优势分析:
1. 让教学更高效
破解抽象认知难题:AI+XR技术将文言文意境、微观粒子运动等抽象概念转化为可交互的立体场景,使知识点留存率提升63%(第三方测评数据);
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高中物理
课标要求:
3.3.3知道磁通量。通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
2.2.6了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。
活动建议:
查阅资料,撰写报告分析奥斯特电流磁效应和法拉第电磁感应定律对第二次工业革命的贡献,体会科学技术对社会发展的意义。
自从奥斯特发现了电流的磁效应现象之后,整个科学界都兴奋了。既然电能生磁,那是不是磁也能生电呢?这自然成为了很多科学家探索的问题。
动图1
矩道物理仿真实验室——奥斯特电流的磁效应
其中,英国物理学家法拉第在10年中做了多次探索,1831年终于取得突破,发现了利用磁场产生电流的条件和规律,即电磁感应现象。
法拉第(Michael Faraday,1791一1867),英国物理学家,化学家。曾当过装订书籍的学徒,工余苦读。在1821一1831年间,法拉第进行了多次实验,发现了电磁感应现象。
电磁感应现象:
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
现在我们就通过矩道3D虚拟仿真实验室探究产生电磁感应现象的条件。
动图2
闭合回路中部分导体切割磁感线产生感应电流
闭合回路中的其中一段导体棒,放置在磁场中,我们看到,当磁铁和导体棒都静止时,是没有感应电流产生的,如果让导体做切割磁感线的运动,我们会看到灵敏电流计指针的变化。
(PS:注意,大家一定要明白切割的含义。)
动图3
以上两种导体的运动均不能产生感应电流
以上内容是初中物理教材中的内容。到了高中阶段你会发现,除了闭合回路导体切割磁感线能产生感应电流之外,一切能引起穿过该闭合导体回路的磁通量发生变化的操作,都能产生感应电流。
这里有个新名词“磁通量”。磁通量是什么?
磁通量定义
设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为S,我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,用字母φ表示。
从式子中我们可以发现,影响磁通量的因素有B和S两个。导体在做切割磁感线运动时,实际上是改变了S,才使得穿过这一闭合回路的磁通量发生了变化。
那还有什么样的操作能引起磁通量的变化从而产生感应电流呢?
场景一:
一个条形磁铁和一个闭合回路的线圈,当磁铁在线圈中插拔时,我们看到线圈中有感应电流产生。因为磁铁的磁场不是匀强磁场,磁铁的运动,导致穿过线圈的磁感应强度发生变化,从而使穿过线圈这一回路的磁通量也发生了变化,从而产生了感应电流。
动图4
因磁场运动而产生的磁通量变化
场景二:
一大一小两个线圈套在一起。给其中一个线圈通电后,会在线圈中产生磁场。当电路中电流发生变化时,磁感应强度也发生了变化,因此也会在另一个线圈中产生感应电流。
除了这一种情况外,磁通量有无的变化当然也能产生感应电流,因此在开关通断的瞬间也都能产生感应电流。
动图5
因磁感应强度变化而产生的磁通量变化
当然如果不是闭合回路,而只是一段导体,也能在导体两端产生感应电动势。像因导体运动而产生的感应电动势我们称之为动生电动势,因磁场变化而产生的感应电动势叫做感生电动势。
以上就是几种产生感应电流的几种现象。法拉第的发现,进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系。根据这个发现,后来就发明了发电机,使人类大规模用电成为可能,开辟了电气化的时代。
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