（新教材）2022版高中物理人教版必修第三册课件：13.3 电磁感应现象及应用.ppt

1、3.3.电磁感应现象及应用电磁感应现象及应用 我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时， 导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法 吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？ 电磁感应电磁感应 的发现的发现 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。感应现象的应用及其对现

2、代社会的影响。 1.1.了解法拉第发现电磁感应现象的探索过程；了解法拉第发现电磁感应现象的探索过程； 2.2.掌握感应电流产生的条件，能够判断具体实例中能够产生感应电流；掌握感应电流产生的条件，能够判断具体实例中能够产生感应电流； 3.3.知道电磁感应现象在生产生活中具体应用。知道电磁感应现象在生产生活中具体应用。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 一一.奥斯特圆梦奥斯特圆梦“电生磁”“电生磁” 1 1、电与磁有联系吗？、电与磁有联系吗？1919世纪世纪2020年代之前的年代之前的“偏执偏执”

3、 法物理学家法物理学家安培安培 英国物理学家英国物理学家托马斯托马斯杨杨 法物理学家法物理学家库仑库仑 二者二者显然肯显然肯 定定是独立的，是独立的， 无关的。无关的。 1.1.电与磁有联系吗？电与磁有联系吗？ 各种自然现象之各种自然现象之 间是相互联系和间是相互联系和 相互转化的！相互转化的！ 我坚信：我坚信：电与磁电与磁 是有关联的。是有关联的。我我 一定要找到她！一定要找到她！ 丹麦物理学家丹麦物理学家奥斯特奥斯特 德国哲学家德国哲学家康德康德 因为：因为：他是他是 我的偶像！我的偶像！ 大量事实为证：大量事实为证： 机械运动机械运动 热运动热运动 摩擦生热摩擦生热 蒸气机蒸气机 一一.

4、 .奥斯特圆梦奥斯特圆梦“电生磁”“电生磁” 2.2.奥斯特奥斯特“碰巧碰巧”发现了发现了: :电流磁效应电流磁效应 电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切相连的。电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切相连的。 在在18201820年年4 4月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的导线下月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的导线下 面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动了。随后的面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动了。随后的 实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应。 电流的磁效应显示了载流电流

5、的磁效应显示了载流 导体对磁针的作用力，揭示了导体对磁针的作用力，揭示了 电现象与磁现象之间存在的某电现象与磁现象之间存在的某 种联系。种联系。 奥斯特实验：奥斯特实验：揭示了电流的磁效应揭示了电流的磁效应 突破：突破：电与磁是有联系的电与磁是有联系的! 二、法拉第心系二、法拉第心系“磁生电”“磁生电” 1.1.艰难的探索：艰难的探索：众多物理学家众多物理学家“浅尝则止浅尝则止” 伟大伟大安培安培的尝试：的尝试： G _ + 将磁铁放在闭合回路旁边将磁铁放在闭合回路旁边 将通电直导线放在闭合回路旁边将通电直导线放在闭合回路旁边 2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心

6、不改 “试验失败再试验”：试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战 G _ + 一段通电直导线放在另一段直导线旁边一段通电直导线放在另一段直导线旁边 “试验失败再试验”：试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战 未通电直导线放在另一段通电线圈内部未通电直导线放在另一段通电线圈内部 G _ + 法拉第法拉第第一个第一个成功实验：成功实验：十年失败，一朝顿悟十年失败，一朝顿悟 开关开关 电池组电池组 电流计电流计 法拉第线圈：与法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现年后出现的现代变压器出奇的相似，现 已成为著名的科学文物。已成为著名的科学文物。 深入探究

7、的真谛深入探究的真谛 铁心铁心 木筒木筒 变化变化的电流的电流 将条形将条形 磁铁磁铁 插入空插入空 心线圈心线圈 运动运动的磁铁的磁铁 在磁铁中在磁铁中 运动运动的导体的导体 变化变化的磁场的磁场 由磁得到电的现象叫电磁感应。由磁得到电的现象叫电磁感应。 电磁感应现象中产生的电流叫电磁感应现象中产生的电流叫 感应电流。感应电流。 电磁感应不是稳态效应，电磁感应不是稳态效应， 而是而是动态效应动态效应。 法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成五类：五类： 变化变化的电流的电流 变化变化的磁场的磁场 运动运动的恒定电流的恒定电流 运动运动的磁铁的磁铁 在磁场

8、中在磁场中运动运动的导体的导体 “磁生电”磁生电” 现象的现象的本质本质 特征特征是：是：变变 化化、运动运动 法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善， 宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。 同时也推动了电气化时代的到来同时也推动了电气化时代的到来. 法拉第法拉第 18311831年年 制造的制造的 发电机发电机 1831年年10月月28日日 法拉第的创新：法拉第的创新： 圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能圆盘发电机，首先向

9、人类揭开了机械能 转化为电能的序幕。转化为电能的序幕。 A A奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象 B B麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 C C库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元 电荷的数值电荷的数值 D D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流 的作用规律的作用规律 例例1.1.( (多选多选) )在电磁学

10、发展过程中，许多科学家做出了贡献下列说在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献下列说 法正确的是法正确的是( ( ) ) ACAC 三、产生感应电流的条件三、产生感应电流的条件 思考与讨论思考与讨论: :为了便于分析产生感应电流的条件，我们把为了便于分析产生感应电流的条件，我们把“问题问题”栏目栏目 中的实验装置图画成如图所示的示意图。金属棒中的实验装置图画成如图所示的示意图。金属棒 AB AB 静止时，电路中没静止时，电路中没 有感应电流产生；有感应电流产生； AB AB 沿着磁感线运动时，电路中也没有感应电流；只沿着磁感线运动时，电路中也没有感应电流；只 有有 AB AB 切割磁感线时才产

11、生感应电流。切割磁感线时才产生感应电流。 AB AB 切割磁感线时，磁场没有变切割磁感线时，磁场没有变 化，变化的只有电路化，变化的只有电路 ABCD ABCD 的面积。那么，与磁场相关的哪个物理量发的面积。那么，与磁场相关的哪个物理量发 生了变化呢？生了变化呢？ 探究一：闭合电路的部分导体切割磁感线探究一：闭合电路的部分导体切割磁感线 导体棒的导体棒的 运动运动 表针的摆动表针的摆动 方向方向 导体棒的导体棒的 运动运动 表针的摆动表针的摆动 方向方向 向右平动向右平动 向后平动向后平动 向左平动向左平动 向上平动向上平动 向前平动向前平动 向下平动向下平动 结论：结论： 不摆动不摆动 只有

12、左右平动时，导体棒切割磁感线，有电只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电 流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不 切割磁感线，没有电流产生。切割磁感线，没有电流产生。 向左向左 向右向右 不摆动不摆动 不摆动不摆动 不摆动不摆动 探究探究二二：向线圈中插入磁铁向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中抽出把磁铁从线圈中抽出 磁铁的运动磁铁的运动 表针的摆表针的摆 动方向动方向 磁铁的运动磁铁的运动 表针的摆表针的摆 动方向动方向 N N极插入线圈极插入线圈 S S极插入线圈极插入线圈 N N极停在线圈极停在线圈 中中 S S极停在线圈极停在线圈 中中 N N极从线圈

13、中极从线圈中 抽出抽出 S S极从线圈中极从线圈中 抽出抽出 结论：结论： 向右向右 不摆动不摆动 向左向左 向左向左 不摆动不摆动 向右向右 只有磁铁相对线圈运动时，有电只有磁铁相对线圈运动时，有电 流产生。磁铁相对线圈静止时，流产生。磁铁相对线圈静止时， 没有电流产生。没有电流产生。 开关和变阻器的状开关和变阻器的状 态态 线圈线圈B B中是否有电流中是否有电流 开关闭合瞬间开关闭合瞬间 开关断开瞬间开关断开瞬间 开关闭合时，滑动开关闭合时，滑动 变阻器不动变阻器不动 开关闭合时，迅速开关闭合时，迅速 移动变阻器的滑片移动变阻器的滑片 结论：结论： 探究三：模拟法拉第的实验 有电流产生有电

14、流产生 有电流产生有电流产生 无电流产生无电流产生 有电流产生有电流产生 只有当线圈只有当线圈A A中电流变化时，线中电流变化时，线 圈圈B B中才有电流产生。中才有电流产生。 分析论证：探究感应电流的产生条件 N S N S A B A B A A 磁场强弱恒定，闭合电路包磁场强弱恒定，闭合电路包 围的磁场面积变化时，电路围的磁场面积变化时，电路 中有感应电流产生；包围的中有感应电流产生；包围的 磁场面积不变时，电路中无磁场面积不变时，电路中无 感应电流产生感应电流产生 线圈中的磁场强弱变化时，线圈中的磁场强弱变化时， 线圈中有感应电流产生；线圈中有感应电流产生； 线圈中的磁场强弱不变时，线

15、圈中的磁场强弱不变时， 线圈中无感应电流产生线圈中无感应电流产生 线圈线圈B B中磁场变化时，线圈中磁场变化时，线圈 B B中有感应电流产生；磁场中有感应电流产生；磁场 不变，线圈不变，线圈B B中无感应电流中无感应电流 产生产生 共 同 点 ： 共 同 点 ： 磁 感 线 的 条 数 变 化 磁 通 量 发 生 变 化 归纳结论：探究感应电流的产生条件 感应电流的产生条件：感应电流的产生条件： 1）电路闭合）电路闭合 2）磁通量发生变化）磁通量发生变化 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化， 闭合导体回路中就有感应电流。闭合导体回路中就有感应电流。 N

16、S N S A B A B 例例2.2.奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生 电，并进行了大量的实验。图中环形物体是法拉第使用过的线圈，电，并进行了大量的实验。图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A A、B B 两线圈绕在同一个铁环上，两线圈绕在同一个铁环上，A A与直流电源连接，与直流电源连接，B B与灵敏电流表连接。实与灵敏电流表连接。实 验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原因是( ( ) ) A A线圈线圈A A中的电流较小，产生的磁场不够强中的电流较

17、小，产生的磁场不够强 B B线圈线圈B B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了中产生的电流很小，电流表指针偏转不了 C C线圈线圈A A中的电流是恒定电流，不会产生磁场中的电流是恒定电流，不会产生磁场 D D线圈线圈A A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场 D 例例3.3.（多选）（多选）如图所示，如图所示，A A、B B两回路中各有一开关两回路中各有一开关S S1 1、S S2 2，且回路，且回路A A中中 接有电源，回路接有电源，回路B B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是 （ ） A.A.先闭合先闭合

18、S S2 2，后闭合，后闭合S S1 1的瞬间，电流计指针偏转的瞬间，电流计指针偏转 B.SB.S1 1、S S2 2闭合后，在断开闭合后，在断开S S2 2的瞬间，电流计指针偏转的瞬间，电流计指针偏转 C.C.先闭合先闭合S S1 1，后闭合，后闭合S S2 2的瞬间，电流计指针偏转的瞬间，电流计指针偏转 D.SD.S1 1、S S2 2闭合后，在断开闭合后，在断开S S1 1的瞬间，电流计指针偏转的瞬间，电流计指针偏转 AD 四、电磁感应现象的应用四、电磁感应现象的应用 1831 1831 年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演 了一个

19、实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的 两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指 针随之摆动。这是最早的发电机）。当时在场的一位贵妇人取笑针随之摆动。这是最早的发电机）。当时在场的一位贵妇人取笑 地问地问 ：“先生，您发明的这个东西有什么用呢？”法拉第平静地：“先生，您发明的这个东西有什么用呢？”法拉第平静地 反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”后来，根据电磁感反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”后来，根据电磁感 应现象制造的最早的发电机这个新生的

20、“婴儿”，果然成长为电应现象制造的最早的发电机这个新生的“婴儿”，果然成长为电 厂里巨大的发电机这一改变世界面貌的“巨人”，它开辟了人类厂里巨大的发电机这一改变世界面貌的“巨人”，它开辟了人类 社会的电气化时代。社会的电气化时代。 定义：当穿过定义：当穿过闭合电路闭合电路的磁通量发生变化时电路中有的磁通量发生变化时电路中有感应电感应电 流流产生，这种现象称为电磁感应。产生，这种现象称为电磁感应。 实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电 流产生流产生 能量转化：机械能或其他形式的能转化为电能。能量转化：机械能或其他形式的能转化为电能。

21、 电磁感应电磁感应 应用应用 发电机：开辟了人类社会的电气化时代发电机：开辟了人类社会的电气化时代 生活中广泛使用的变压器、电磁炉等生活中广泛使用的变压器、电磁炉等 1.1.( (多选多选) )如图所示如图所示, ,在正方形线圈的内部有一条形磁铁在正方形线圈的内部有一条形磁铁, ,线圈与磁铁在同一线圈与磁铁在同一 平面内平面内, ,两者有共同的中心轴线两者有共同的中心轴线OOOO, ,关于线圈中产生感应电流的下列说法关于线圈中产生感应电流的下列说法 正确的是正确的是 ( ( ) ) A.A.当磁铁向纸面外平移时当磁铁向纸面外平移时, ,线圈中不产生感应电流线圈中不产生感应电流 B.B.当磁铁向

22、上平移时当磁铁向上平移时, ,线圈中不产生感应电流线圈中不产生感应电流 C.C.当磁铁向下平移时当磁铁向下平移时, ,线圈中产生感应电流线圈中产生感应电流 D.D.当磁铁当磁铁N N极向纸外、极向纸外、S S极向纸里绕极向纸里绕OOOO轴转动时轴转动时, , 线圈中产生感应电流线圈中产生感应电流 ABDABD 2 2. .( (多选多选) )如图所示如图所示, ,竖直放置的长直导线通有恒定电流竖直放置的长直导线通有恒定电流, ,有一矩形线有一矩形线 框与导线在同一平面内框与导线在同一平面内, ,在下列情况中线框产生感应电流的是在下列情况中线框产生感应电流的是( ( ) ) A.A.导线中的电流

23、变大导线中的电流变大 B.B.线框向右平动线框向右平动 C.C.线框向下平动线框向下平动 D.D.线框以线框以ABAB边为轴转动边为轴转动 ABDABD 3.3.如图所示如图所示, ,矩形线圈与磁场垂直矩形线圈与磁场垂直, ,且一半在匀强磁场内且一半在匀强磁场内, ,一半在匀强一半在匀强 磁场外。下述操作中能使线圈中产生感应电流的是磁场外。下述操作中能使线圈中产生感应电流的是( ( ) ) A.A.以以bcbc为轴转动为轴转动4545 B.B.以以adad为轴转动为轴转动4545 C.C.将线圈向下平移将线圈向下平移 D.D.将线圈向上平移将线圈向上平移 B B 人生是考场，你撕去一张日历时，就是交上了一人生是考场，你撕去一张日历时，就是交上了一 份答卷。份答卷。