1、第一节第一节 电磁感应现象电磁感应现象 第二节第二节 产生感应电流的条件产生感应电流的条件 学科素养与目标要求 物理观念：能够从分析归纳产生感应电流条件的过程中，加深对磁通量的概念及其变化的理 解，形成“磁生电”的认识 科学探究：1.了解探究感应电流产生条件的实验方法.2.经历探究过程，综合信息得出产生感 应电流的条件 科学思维：从有序设计的系列递进实验，用归纳思想得出产生感应电流的一般性条件，并会 判断分析具体实例 科学态度与责任：了解人类探究电磁感应现象的过程，体会并培养探究自然规律的科学态度 和科学精神 一、电磁感应的探索历程 1探索过程 (1)电生磁：1820 年，丹麦物理学家奥斯特发
2、现了电流的磁效应，从此揭开了研究电磁联系的 序幕 (2)磁生电 1820 年之后，安培、菲涅尔、阿拉果、沃拉斯顿、科拉顿等致力于磁生电的研究，但是并 没有出现所期望的结果 1831 年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，揭示了电和磁的内在联系，引领人类 进入电气时代 2法拉第的概括： 法拉第把引起感应电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系 (1)变化着的电流； (2)变化着的磁场； (3)运动的恒定电流； (4)运动的磁铁； (5)在磁场中运动的导体 这种由磁生电的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流 二、产生感应电流的条件 只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有
3、感应电流产生 1判断下列说法的正误 (1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动( ) (2)奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象( ) (3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象( ) (4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应( ) 2如图 1 所示，条形磁铁 A 沿竖直方向插入线圈 B 的过程中，电流表 G 的指针_(填 “不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁 A 在线圈 B 中保持不动，电流表 G 的指针_(填 “不偏转”或“偏转”) 图 1 答案 偏转 不偏转 一、磁通量及其变化 如图所示，闭合导线框架的面积为 S，匀强磁场的磁感应强
4、度为 B. (1)分别求出BS(图示位置)和BS(线框绕OO转90 )时， 穿过闭合导线框架平面的磁通量 (2)由图示位置绕 OO转过 60 时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化 了多少？ 答案 (1)BS 0 (2)1 2BS 减少了 1 2BS 1对磁通量的理解 (1)磁通量表示穿过某一横截面的磁感线条数的多少，与线圈匝数无关 (2)磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反 2匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时，BS. 图 2 (2)B 与 S 不垂直时， BS(S为线圈在垂直磁场方向上的投影面积)或 BS(B为 B 垂直 于线圈平
5、面的分量)如图 2 所示，BSsin . 3磁通量的变化 大致可分为以下几种情况： (1)磁感应强度 B 不变，有效面积 S 发生变化如图 3(a)所示 (2)有效面积 S 不变，磁感应强度 B 发生变化如图(b)所示 (3)磁感应强度 B 和有效面积 S 都不变，它们之间的夹角发生变化如图(c)所示 图 3 例 1 如图 4 所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场有明显的圆形边 界，圆心为 O，半径为 r.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 r，10 匝；线圈 B 的半径为 2r，1 匝；线圈 C 的半径为r 2，1 匝 图 4
6、(1)在 B 减为B 2的过程中，线圈 A 和线圈 B 中的磁通量变化了多少？ (2)在磁场转过 90 角的过程中，线圈 C 中的磁通量变化了多少？转过 180 角呢？ 答案 (1)A、B 线圈的磁通量均减少了Br 2 2 (2)减少了1 4Br 2 变化了1 2Br 2 解析 (1)A、B 线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样 (B 2B)r 2Br 2 2 即 A、B 线圈中的磁通量都减少了Br 2 2 . (2)对线圈 C，1Br21 4Br 2 当磁场转过 90 角时，20， 故 1211 4Br 2 当转过 180 角时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取 1为正，则 3为负， 有
7、 31 4Br 2，故 2|31|1 2Br 2. 例 2 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图 5 所示，通有恒定电流的导线 MN 与 闭合线框共面，第一次将线框由位置 1 平移到位置 2，第二次将线框绕 cd 边翻转到位置 2， 设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为 1和 2，则( ) 图 5 A12 B12 C12. 将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以 1|21| 12； 将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2， 穿过闭合线框的磁感线反向， 所以 2 |(2)1|12(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为
8、 负方向)，故正确选项为 C. 二、感应电流产生的条件 1实验：探究感应电流产生的条件 (1)实验一：如图 6 所示，导体 AB 做切割磁感线运动时，线路中_电流产生，而导体 AB 顺着磁感线运动时，线路中_电流产生(均填“有”或“无”) 图 6 (2)实验二：如图 7 所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中_电流产生，但条形 磁铁在线圈中静止不动时，线圈中_电流产生(均填“有”或“无”) 图 7 (3)实验三：如图 8 所示，将小螺线管 A 插入大螺线管 B 中不动，当开关 S 闭合或断开时，电 流表中_电流通过；若开关 S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 _电流通过；而开关
9、一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表中_电流通 过(均填“有”或“无”) 图 8 (4)归纳总结 实验一中：导体棒切割磁感线运动，回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了 感应电流 实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产 生了感应电流 实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑片移动时，A 线圈中电流变化，从而引起穿过 大螺线管 B 的磁通量变化，产生了感应电流 三个实验共同特点：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化 答案 (1)有 无 (2)有 无 (3)有 有 无 2感应电流产生条件的理解 不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生
10、变化这两个条件，就必然产生感应电流；反 之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变 化 例 3 (多选)下图中能产生感应电流的是( ) 答案 BD 解析 A 选项中，电路没有闭合，无感应电流；B 选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通 量增大，有感应电流；C 选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流； D 选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流 学科素养 例 3 通过分析四种情况是否有感应电流产生，加深了学生对磁通量概念、磁通 量的变化的理解，进一步掌握感应电流产生的两个条件：(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化， 二者缺一不可通过这
11、样的训练锻炼了学生的归纳思维能力，较好地体现了“物理观念”和 “科学思维”的学科素养 针对训练 (多选)如图 9 所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合 线圈 A 中产生感应电流的是( ) 图 9 A开关 S 闭合的瞬间 B开关 S 闭合后，电路中电流稳定时 C开关 S 闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 D开关 S 断开的瞬间 答案 ACD 1(电磁感应现象的认识)(2018 南通市高二上学期调研)下列现象中，属于电磁感应现象的是 ( ) A通电线圈在磁场中转动 B因闭合线圈在磁场中运动而产生电流 C磁铁吸引小磁针 D小磁针在通电导线附近发生偏转 答案 B 解析 线圈在磁场
12、中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应，B 正确A 中通电线 圈在磁场中转动是因为受安培力作用，A 错误D 是电流的磁效应，D 错误C 中磁铁吸引 小磁针是磁场的作用，C 错误 2(对磁通量的理解)如图 10 所示，a、b 是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿 过圆环中心且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量 a、b的大小关系为( ) 图 10 Aab Bab Cab D不能比较 答案 A 解析 条形磁铁磁场的磁感线的分布特点：磁铁内、外磁感线的条数相同；磁铁内、外 磁感线的方向相反；磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏两个同心放置的同平面的 金属圆环与条形磁铁垂直且条形磁铁在圆
13、环内时，通过圆环的磁感线的俯视图如图所示， 穿过圆环的磁通量 进出， 由于两圆环面积 SaSb， 两圆环的 进相同， 而 出ab，故 A 正确 3(产生感应电流的判断)(多选)如图所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场 中：A 向右平动，B 向下平动，C 绕轴转动(ad 边向外)，D 向上平动(D 线圈有个缺口)则线 圈中能产生感应电流的是( ) 答案 BC 解析 在通电长直导线的磁场中，四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的，离导 线越远，磁场就越弱A 向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故 A 线圈中没有产生感应 电流；B 向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流；C
14、 绕轴转动，穿过线圈的磁 通量不断变化， 必产生感应电流； D 向上平动， 穿过线圈的磁通量增加， 但由于线圈不闭合， 因此无感应电流 4(产生感应电流的条件)(2018 上海鲁迅中学高二上学期期末)图 11 为“研究感应电流产生 的条件”的实验电路图 图 11 (1)请在图中连线，把实验装置连接完整 (2)开始实验时，滑动变阻器滑片 P 应该放置在_(填“a”或“b”)端 (3)闭合开关后，请写出三种使线圈 B 中产生感应电流的方法：_； _；_. 答案 (1)见解析图 (2)a (3)断开开关 插入或拔出线圈 A 移动滑动变阻器的滑片 解析 (1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈 A 串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下 两个接线柱，再将灵敏电流计与线圈 B 串联成另一个回路，电路图如图所示 (2)由图示电路图可知， 滑动变阻器采用限流式接法， 为保护电路应该使接入电路的电阻最大， 在闭合开关 S 前，滑动变阻器滑片 P 应置于 a 端 (3)开关 S 闭合后还有多种方法能使线圈 B 中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、线 圈 A 在线圈 B 中插入或拔出、断开开关等