1、第第 2 节节 电磁感应现象及其应用电磁感应现象及其应用 核 心 素 养 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.知道磁通量，并进行计 算。 2.了解电磁感应现象， 了解 产生感应电流的条件。 3.知道电磁感应现象在生 产生活中的应用。 探究感应电流产 生的条件，培养学 生实验设计，分析 论证，反思评估等 能力。 了解电磁感应现象的发现 过程， 体会人类探究自然规 律的科学态度和科学精神。 了解手机无线充电的原理， 体会科技对现代社会的影 响。 知识点一 磁通量 1.磁通量 (1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度 B 和与磁场方向垂直的平面面积 S 的乘积， 叫做穿过这个面积的磁通量。 注：磁通
2、量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”。 (2)定义式：BS。 (3)单位：韦伯，简称韦，符号是 Wb。1 Wb1 T m2。 2.磁通密度：由上式得 B S，这表示磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积 的磁通量，因此磁感应强度 B 又叫磁通密度。 思考判断 (1)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。() (2)将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等。() 知识点二 电磁感应现象及应用 1.探究感应电流产生的条件 实验 1 如图甲所示，导体 AB 做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体 AB 顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。(填“有”或“无”)
3、 甲 实验 2 如图乙所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中有电流产生，但条 形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。(填“有”或“无”) 实验 3 如图丙所示，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，电流表中有电流通过；若开关 S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时， 电流表中有电流。 乙 丙 2.电磁感应 闭合回路的磁通量变化而产生电流的现象称为电磁感应，所产生的电流叫感应电 流。 3.电磁感应的应用 (1)磁可用来记录声音、影像等数字信息，还可用来记录其他信息。 (2)无线充电：利用电磁感应制成手机无线充电装置。 (3)动圈式话筒：话筒是把声音转化为电
4、信号的装置。 BS 的适用条件： (1)匀强磁场 (2)磁感线垂直于平面，其中 S 为线圈所包围的磁场面积 穿过某一线圈的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定的，与线圈匝数无 关，只要 n 匝线圈的面积相同，放置情况也相同，则通过 n 匝线圈与通过单匝线 圈的磁通量相同，即 BS 导体棒与电流表构成闭合回路 回路的磁通量 如何变化 日本科学家研制了一种新型无线充电器并进行了成功演示。这种新型充电器能够 为 1 米外的设备充电，随着它的出现和普及，我们将在某一天与电源插头说“再 见” 。 核心要点 磁通量 要点归纳 1.对磁通量的理解 (1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。 (2)
5、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。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量 为负。 (3)某面积内有相反方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定 某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。 2.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(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 和面积 S 都不变，它们之间的夹角发生变化。如图(c)所示。 试题案例 例 1 如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈
6、，其面积 S1S2S3，线圈 1、2 在 同一位置，且线圈 3 在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为 1、2、3， 则它们的大小关系是( ) A.123 B.123 C.123 D.11，线圈 2、3 面积一样，线圈 3 位置外部向右磁通量小， 则 32，可知 123，选项 C 正确。 答案 C 针对训练 1 法拉第在 1831 年发现了“磁生电”现象。如图所示，他把两个线圈 绕在同一个软铁环上，线圈 A 和电池连接，线圈 B 用导线连通，导线下面平行放 置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是( ) A.用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转 B.线圈 B 匝数较少时小
7、磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转 C.线圈 A 和电池接通瞬间，小磁针会偏转 D.线圈 A 和电池断开瞬间，小磁针不偏转 解析 根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件知，选项 A、B 错误；只有在 线圈 A 和电池接通或断开的瞬间，线圈 B 中才能产生感应电流，电流产生磁场， 使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项 C 正确，D 错误。 答案 C 针对训练 2 磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”。 在如图所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过 S1、S2、 S3的磁通量分别为 1、2、3且都不为 0。下列判断正确的是( ) A.1最大 B.
8、2最大 C.3最大 D.1、2、3相等 解析 磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少，从题图中可看出穿过 S1的磁感线条数最多，穿过 S3的磁感线条数最少，所以 123。 答案 A 核心要点 电磁感应现象及应用 要点归纳 1.感应电流产生条件的理解 (1)不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生 感应电流。 (2)只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发 生了变化。 2. 与 的区别 与 意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与 无关，只取决 于 的变化，即与有关。 3.感应电流的产生判断流程 (1)确定研究的闭合电路。 (
9、2)再清楚电路内的磁场分布，并确定该电路磁通量 。 (3) 不变无感应电流 变化 电路闭合，有感应电流 不闭合，无感应电流 试题案例 例 2 在如下所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是( ) A.甲和乙 B.甲和丙 C.乙和丁 D.丙和丁 解析 甲中磁通量周期性变化，乙中磁通量减小，丙中磁通量为 0 且不变，丁中 磁通量始终不变，故能产生感应电流的是甲和乙，A 正确。 答案 A 例 3 (多选)电磁感应现象揭示了“由磁生电”的内在规律，根据这一发现，发明 了许多电器设备。以下电器中没有利用电磁感应原理的是( ) A.电热毯 B.汽车防抱死制动系统(ABS) C.电磁灶 D.电吹风 解析
10、A 项， 电热毯利用的是电流的热效应， 故 A 没有利用电磁感应原理； B 项， 防抱死制动系统 ABS 有一个小电动机， 系统比较复杂， 但是没有利用电磁感应原 理；C 项，电磁灶是通入交流电后线圈中产生变化的电磁场，当锅放入变化的电 磁场内使得锅底的自由电荷在电场力作用下做高速运动即涡流，从而产生热能， 故电磁灶利用了电磁感应原理；D 项，电吹风是通电后电动机转动将暖风吹出， 所以没有利用电磁感应原理。 答案 ABD 针对训练 3 (多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是( ) A.如图甲所示，导体棒 AB 顺着磁感线运动 B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时 C.如图丙所示，小螺
11、线管 A 插入大螺线管 B 中不动，开关 S 一直接通时 D.如图丙所示，小螺线管 A 插入大螺线管 B 中不动，开关 S 一直接通，当改变滑 动变阻器的阻值时 解析 A 中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感 应电流，故选项 A 错误；B 中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线 圈时线圈中的磁通量减少， 都有感应电流， 故选项 B 正确； C 中开关 S 一直接通， 电路中为恒定电流，螺线管 A 产生的磁场稳定，螺线管 B 中的磁通量无变化，线 圈中不产生感应电流，故选项 C 错误；D 中开关 S 接通，滑动变阻器的阻值变化 使闭合回路中的电流变化，螺线管 A
12、 的磁场发生变化，螺线管 B 中磁通量发生变 化，线圈中产生感应电流，故选项 D 正确。 答案 BD 1.(对磁通量的理解)(多选)如图所示， 四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中， 下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是( ) A.穿过 AOB 面的磁通量为零 B.穿过 ABC 面和 BOC 面的磁通量相等 C.穿过 AOC 面的磁通量为零 D.穿过 ABC 面的磁通量大于穿过 BOC 面的磁通量 解析 此题实际就是判断磁通量的有效面积问题。匀强磁场沿 Ox 方向没有磁感 线穿过 AOB 面、 AOC 面， 所以磁通量为零， 选项 A、 C 正确； 在穿过 ABC 面时， 磁场方
13、向和 ABC 面不垂直，考虑夹角后发现，ABC 面在垂直于磁感线方向上的 投影就是 BOC 面，所以穿过二者的磁通量相等，选项 B 正确，D 错误。 答案 ABC 2.(磁通量的计算)如图所示，半径为 R 的圆形线圈共有 n 匝，其中心位置处半径 为 r 的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为 B，则穿过 线圈的磁通量为( ) A.BR2 B.Br2 C.nBR2 D.nBr2 解析 由磁通量的定义式知 BSBr2，选项 B 正确。 答案 B 3.(产生感应电流的条件) (多选)如图所示， 处在匀强磁场中的线圈怎样运动或变化， 线圈中才能产生感应电流( ) A.把线圈从磁场中
14、拉出 B.以线圈的任意直径为轴转动 C.用力拉线圈的四周使其面积发生变化 D.线圈沿自身所在的平面在磁场区域内做加速运动 解析 题中的磁场为有界的匀强磁场，把线圈从磁场中拉出，改变的是磁场中线 圈的有效面积，磁通量改变产生感应电流；以线圈的任意直径为轴转动，改变的 是线圈平面与磁场方向间的夹角，磁通量改变产生感应电流；线圈面积变化时， 磁通量变化， 产生感应电流， 线圈沿自身所在的平面做加速运动， 在离开磁场前， 穿过线圈的磁感线条数不发生变化，即磁通量不变，不产生感应电流，选项 A、 B、C 正确，D 错误。 答案 ABC 4.(电磁感应的应用)下列物理现象属于电磁感应的是( ) A.通电导线周围产生磁场 B.录音机录制声音时使电流信号录入磁带 C.磁带经过录音机的磁头时，还原出电流信号 D.电流经过导体时导体发热 解析 导线通电后能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故 A 错误；录音机使电流信号录入磁带，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故 B 错误；磁带经过录音机的磁头时，还原出电流信号，线圈在磁场中磁通量变化， 导致电路中产生感应电流，是电磁感应现象，故 C 正确；电流经过导体时导体发 热，这是电流的热效应，不是电磁感应现象，故 D 错误。 答案 C
