1、第十三章第十三章 第第 3 节节电磁感应现象及应用电磁感应现象及应用 【学习目标】【学习目标】 1了解电磁感应现象曲折的发现过程，学习法拉第坚持理想信念、不畏艰辛、勇 于探索的科学精神。 2经历感应电流产生条件的探究活动，提高分析论证能力。 3通过模仿法拉第的实验，归纳得出产生感应电流的条件。学会通过现象分析归 纳事物本质特征的科学思维方法， 认识实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中 的重要作用。 4了解电磁感应现象发现的重大历史意义和电磁感应现象的广泛应用，体会科学、 技术对人类文明的推动作用。 【知识梳理知识梳理】 一、划时代的发现一、划时代的发现 1电流的磁效应引起的思考：既然电流
2、能够产生磁场，那么，为什么不能用磁体 使导线中产生电流呢？ 2法拉第的探索：经历了长达 10 年的探索，经历了一次次失败，最终领悟到， “磁 生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 3电磁感应：由磁产生电的现象。 4感应电流：由电磁感应产生的电流。 二、产生感应电流的条件二、产生感应电流的条件 1探索感应电流产生的条件 (1)实验一： 实验操作线圈中是否有电流分析论证 导体棒静止无 穿过线圈的磁场不变， 线圈的 面积发生变化时， 线圈中产生 感应电流 导体棒平行 磁感线运动 无 导体棒切割 磁感线运动 有 (2)实验二： 开关和变阻器的状 态 分析 线圈 B 中是否有电 流 总结 开
3、关闭合瞬间 线圈 A 的电流突然变大， 则穿过线圈B的磁场突然 变强 有 线圈B的面 积不变，穿 过线圈B的 磁 场 发 生 变化时，会 产 生 感 应 电流 开关断开瞬间 线圈 A 的电流突然消失， 则穿过线圈B的磁场突然 变弱 有 开关闭合时，滑动 变阻器不动 线圈 A 的电流不变， 则穿 过线圈 B 的磁场不变 无 开关闭合时，迅速 移动滑动变阻器的 滑片 线圈 A 的电流变化， 则穿 过线圈 B 的磁场变化 有 2产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回 路中就产生感应电流。 3磁通量的变化 (1)面积 S 发生变化；(2)磁感应强度 B 发生变化；(3)磁
4、场 B 与面积 S 的夹角发生变 化。 三、电磁感应现象的应用三、电磁感应现象的应用 1最早的发电机：法拉第的圆盘发电机。 2电厂里的发电机、生产和生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感 应制造的。 判一判判一判 (1)奥斯特发现了电磁感应现象。() (2)法拉第发现了电磁感应现象。() (3)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。() (4)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流。() (5)只要电路中磁通量发生变化，就有感应电流产生。() 【学习过程】【学习过程】 任务一：任务一：磁通量的变化磁通量的变化 例 1如图所示，下列几种情况，试分析线圈中磁通量的变化情况。 (1)甲图：矩
5、形线圈在匀强磁场中上下运动； (2)乙图：矩形线圈在匀强磁场中左右运动； (3)丙图：矩形线圈在匀强磁场中绕轴转动； (4)丁图：弹簧线圈在磁场中收缩。 变式训练 1-1如图所示，AB 是水平面上一个圆的直径，在过 AB 的竖直平面内有 一根通电导线 CD，已知 CDAB。当 CD 竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁 通量将() A逐渐增大B逐渐减小 C始终为 0D不为 0 但保持不变 C通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在 AB 的外侧磁感线向 下穿过线圈平面，在 AB 的里侧磁感线向上穿过线圈平面，根据对称性可知，穿过线框 的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD 竖直向上
6、平移时，穿过这个圆面的磁通量始 终为零，保持不变，故 A、B、D 错误，C 正确。 变式训练 1-2如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈 abcd 在细长磁铁 N 极附近下 落，保持 bc 边在纸外，ad 边在纸内，由图中的位置经过位置到位置，且位置 和都很靠近位置，在这个过程中，线圈中的磁通量() A是增加的B是减少的 C先增加，后减少D先减少，后增加 思路点拨：解此题的关键是正确把握条形磁铁的磁场分布情况，并结合磁通量的概 念分析。 D要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况， 就必须知道条形磁铁在磁极附近 磁感线的分布情况， 条形磁铁在 N 极附近的分布情况如图所示， 由图可知线圈中磁通量
7、是先减少，后增加。D 选项正确。 变式训练 1-3一个匝数为 n、面积为 S 的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感 应强度在时间 t 内由竖直向下从 B1减少到零，再反向增加到 B2，则线圈内的磁通量的 变化量为() An(B2B1)SBn(B2B1)S C(B2B1)SD(B2B1)S D末状态的磁通量2B2S，初状态的磁通量1B1S，则线圈内的磁通量的变 化量(B2B1)S，故 D 正确，A、B、C 错误。 任务任务二二：感应电流的产生感应电流的产生 例 2线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：A.向右平动，B.向下平动， C.绕轴转动(ad 边向里)，D.从纸面向纸外做平动，E.
8、向上平动(E 线圈有个缺口)，判断线 圈中有没有感应电流？ ABCDE 思路点拨： 根据导线周围的磁感线分布以及产生感应电流的条件即可判断各图中感 应电流的有无。 解析在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面向里的对直 线电流来说，离电流越远，磁场就越弱。 A向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故线圈中没有感应电流。 B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流。 C绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化(开始时减少)，必产生感应电流。 D离纸面越远，线圈中磁通量越少，线圈中有感应电流。 E向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流。 答案A、E 中无感应电流，
9、B、C、D 中有感应电流。 变式训练 2-1如图所示， 绕在铁芯上的线圈与电源、 滑动变阻器和开关组成闭合回 路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环 A，下列各种情况中铜环 A 中没有感应电流 的是() A线圈中通以恒定的电流 B通电时，使变阻器的滑片 P 做匀速移动 C通电时，使变阻器的滑片 P 做加速移动 D将开关突然断开的瞬间 A线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环 A 的磁通量不变， 没有感应电流产生。通电时，使变阻器的滑片 P 滑动时，变阻器接入电路的电阻变化， 回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环 A 磁通量变化，产生感应电流。将开 关突然断开的瞬间，线圈产
10、生的磁场从有到无消失，穿过铜环 A 的磁通量减小，产生感 应电流。故选 A。 变式训练 2-2在如图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的情况是() A磁铁静止在线圈上方 B磁铁静止在线圈右侧 C磁铁静止在线圈里面 D磁铁插入或抽出线圈的过程 D磁铁静止在线圈上方、右侧和里面，穿过闭合电路的磁通量均不发生变化，但 磁铁插入或抽出时，磁通量变化，故选项 D 正确。 变式训练 2-3 (多选)如图所示， 线框 ABCD 从有界的匀强磁场区域穿过， 下列说法 正确的是() A进入匀强磁场区域的过程中，ABCD 中有感应电流 B在匀强磁场中加速运动时，ABCD 中有感应电流 C在匀强磁场中匀速运动时，
11、ABCD 中没有感应电流 D离开匀强磁场区域的过程中，ABCD 中没有感应电流 AC从磁通量有无“变化”来判断产生感应电流与否，能抓住要点得出正确结论。 若从切割磁感线的角度考虑问题，需注意全面比较闭合电路各部分切割的情况。在有界 的匀强磁场中，常常需要考虑闭合回路进磁场、出磁场和在磁场中运动的情况，线框 ABCD 在匀强磁场中无论匀速，还是加速运动，穿过线框 ABCD 的磁通量都没有发生变 化。 变式训练 2-4(多选)某实验转置如图所示，在铁芯 P 上绕着两个线圈 A 和 B。如果 线圈 A 中电流 i 与时间 t 的关系有以下几种情况，那么在 t1 t2这段时间内，那种情况可 以观察到线圈 B 中有感应电流() BCDA 中的电流是恒定电流，产生的磁场不变，则穿过线圈 B 的磁通量不变， 所以不会产生感应电流。BCD 三种情况电流是随时间变化的，产生的磁场变化，则穿 过线圈 B 的磁通发生改变，线圈中会产生感应电流，选项 BCD 正确。
