1、第第1章章 电磁感应电磁感应第第1章章 电磁感应电磁感应第第1节磁生电的探索节磁生电的探索目标导航目标导航1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神探索自然规律的科学态度和科学精神2知道什么是电磁感应现象，理解感应电知道什么是电磁感应现象，理解感应电流产生的条件流产生的条件(重点难点重点难点)3通过实验与探究，体验科学家探索自然通过实验与探究，体验科学家探索自然规律的科学态度和科学精神规律的科学态度和科学精神(重点重点)新知初探自学导引新知初探自学导引一、电磁感应的探索历程一、电磁感应的探索历程1.开端：开端：1820年，丹麦物
2、理学家年，丹麦物理学家_发现发现了电流的了电流的_2.过程：过程：在磁生电的探索历程中，有多位科学在磁生电的探索历程中，有多位科学家致力于磁生电的研究，如菲涅耳、家致力于磁生电的研究，如菲涅耳、_、科拉顿、科拉顿、_等等奥斯特奥斯特磁效应磁效应安培安培亨利亨利3.结果：结果：英国科学家英国科学家_悟出了磁生电悟出了磁生电的基本原理的基本原理想一想想一想1法拉第发现磁生电的原理只是偶然的原法拉第发现磁生电的原理只是偶然的原因吗？因吗？提示：提示：不是偶然原因这是法拉第长期坚持不是偶然原因这是法拉第长期坚持刻苦钻研的必然结果刻苦钻研的必然结果法拉第法拉第二、科学探究二、科学探究感应电流产生的条件感
3、应电流产生的条件1.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流探究导体棒在磁场中运动是否产生电流实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)分析论证分析论证导体棒静止导体棒静止无无闭合电路包围闭合电路包围的面积变化的面积变化时时,电电路中有电流路中有电流产生；包围的产生；包围的面积不变时，面积不变时，电路中无电流电路中无电流产生产生导体棒平行导体棒平行磁感线运动磁感线运动无无导体棒切割导体棒切割磁感线运动磁感线运动有有2.探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流实验操作实验操作实验现象实验现象(有无电流有无电流)分析论证分析论证N极插入线圈极插入线圈有有线圈中的磁场
4、线圈中的磁场变化时，线圈变化时，线圈中有感应电中有感应电流流;线线圈中的磁场圈中的磁场不变时，线圈不变时，线圈中无感应电流中无感应电流N极停在线圈中极停在线圈中无无N极从线圈中抽极从线圈中抽出出有有S极插入线圈极插入线圈有有S极停在线圈中极停在线圈中无无S极从线圈中抽极从线圈中抽出出有有3.模拟法拉第的实验模拟法拉第的实验实验操作实验操作实验现象实验现象(线圈线圈B中中有无电流有无电流)分析论证分析论证开关闭合瞬间开关闭合瞬间有有线圈线圈B中磁中磁场变化时，场变化时，线圈线圈B中有中有感应电流；感应电流；磁场不变磁场不变时时,线线圈圈B中无中无感应电流感应电流开关断开瞬间开关断开瞬间有有开关保
5、持闭合，滑开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动动变阻器滑片不动无无开关保持闭合，迅开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器速移动滑动变阻器的滑片的滑片有有4.产生感应电流的条件产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的只要穿过闭合电路的_发生变化，闭发生变化，闭合电路中就会产生电流合电路中就会产生电流5.电磁感应和感应电流电磁感应和感应电流因磁通量变化而产生电流的现象叫做因磁通量变化而产生电流的现象叫做_，所产生的电流叫做，所产生的电流叫做_磁通量磁通量电磁感应电磁感应感应电流感应电流想一想想一想2有人根据探究有人根据探究1得出结论，只要导体切割磁得出结论，只要导体切割磁感线就能产生感应电流，这种观点正确吗？感
6、线就能产生感应电流，这种观点正确吗？提示：提示：不正确要想产生感应电流，必须满足不正确要想产生感应电流，必须满足两个条件：一是电路闭合，二是磁通量变化两个条件：一是电路闭合，二是磁通量变化导体切割磁感线时能否产生感应电流，也要看导体切割磁感线时能否产生感应电流，也要看是否满足这两个条件是否满足这两个条件要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点一磁通量及磁通量的变化要点一磁通量及磁通量的变化学案导引学案导引1.有人说磁通量有正、负，是矢量，对吗？有人说磁通量有正、负，是矢量，对吗？2.磁通量、磁通量的变化与线圈的匝数成正磁通量、磁通量的变化与线圈的匝数成正比吗？比吗？1.磁通量的计算磁通量的计算磁通
7、量表示磁场中穿过某一面积的磁感线条磁通量表示磁场中穿过某一面积的磁感线条数数,BS为匀强磁场中磁通量的计算公式，为匀强磁场中磁通量的计算公式，应用此公式时需注意以下两点：应用此公式时需注意以下两点：(1)公式公式BS的适用条件的适用条件匀强磁场；匀强磁场；磁感线与平面垂直，即磁感线与平面垂直，即BS.(2)B与与S不垂直时不垂直时(匀强磁场中匀强磁场中)BS.S为线圈在垂直磁场方向上的有效为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将面积，在应用时可将S分解到与分解到与B垂直的方向垂直的方向上，如图所示上，如图所示BSsin.(3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分磁通量虽然是标量，却有正、负之
8、分求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数穿过平面的磁感线的净条数)如图甲所示，如图甲所示，有两个环有两个环a和和b，其面积，其面积SaSb，它们套在同一，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的的磁通量的大小大小我们若从上往下看，则穿过环我们若从上往下看，则穿过环a、b的磁感线的磁感线如图乙所示，磁感线有进有出，相互抵消后如图乙所示，磁感线有进有出，相互抵消后,即即aa出出a进进，bb出出b进进，因，因a出出b出出，a进进b出出b进进，即，即ab.2.磁通量的变化磁通量的变化(1)B不变，不变，
9、S变，则变，则BS；(2)B变化，变化，S不变，则不变，则BS；(3)B变，变，S也变，则也变，则B2S2B1S1；(4)B不变，不变，S不变，不变，变化，则变化，则BS(cos2cos1)特别提醒：特别提醒：(1)、均与线圈匝数无关，彼均与线圈匝数无关，彼此之间也无直接联系此之间也无直接联系(2)磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向,它的符号仅表示磁感线的贯穿方向它的符号仅表示磁感线的贯穿方向 一个单匝矩形线圈一个单匝矩形线圈abcd，边长，边长ab20 cm，bc30 cm，如图所示放在，如图所示放在Oxyz直角坐直角坐标系内，线圈平面垂直于标系内，线圈
10、平面垂直于Oxy平面，与平面，与Ox轴轴和和Oy轴的夹角分别为轴的夹角分别为30和和60，匀，匀强磁场的磁感应强度强磁场的磁感应强度B102 T试计算：当试计算：当磁场方向分别沿磁场方向分别沿Ox、Oy、Oz方向时，穿过线圈的磁通量各方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？为多少？例例1【思路点拨思路点拨】求解此题应注意以下两点：求解此题应注意以下两点：(1)磁场与平面垂直时，磁场与平面垂直时，BS.(2)磁场与平面不垂直时，磁场与平面不垂直时，BS，S为平面为平面在垂直磁场方向的投影的面积在垂直磁场方向的投影的面积变式训练变式训练1.一圆形线圈所围面积为一圆形线圈所围面积为0.05 m2，垂直放在
11、磁，垂直放在磁感应强度感应强度B0.8 T的匀强磁场中的匀强磁场中(如图所示如图所示)求：求：(1)穿过线圈的磁通量是多大？穿过线圈的磁通量是多大？(2)若这个线圈有若这个线圈有50匝，穿过线匝，穿过线圈的磁通量又是多少？圈的磁通量又是多少？(3)当线圈平面绕任一直径转过当线圈平面绕任一直径转过37时，磁通时，磁通量是多大？量是多大？解析：解析：(1)由于线圈与磁感线垂直，则由公式由于线圈与磁感线垂直，则由公式BS得得BS0.80.05 Wb0.04 Wb.(2)穿过每一匝线圈的磁通量都相等，都为穿过每一匝线圈的磁通量都相等，都为BS0.04 Wb.(3)BScos370.80.050.8 W
12、b3.2102 Wb.答案：答案：(1)0.04 Wb(2)0.04 Wb(3)3.2102 Wb要点二判断是否产生感应电流的方法要点二判断是否产生感应电流的方法学案导引学案导引1.有人认为只要磁通量变化就能产生感应电有人认为只要磁通量变化就能产生感应电流，对吗？流，对吗？2.只要电路闭合或磁通量发生变化都能产生只要电路闭合或磁通量发生变化都能产生感应电流，对吗？感应电流，对吗？1.感应电流产生的条件感应电流产生的条件(1)电路闭合电路闭合(2)穿过电路的磁通量发生变化穿过电路的磁通量发生变化2.判断的基本方法判断的基本方法(1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无看回路是否闭合，如果回路不闭
13、合时，无论如何也不会产生感应电流论如何也不会产生感应电流(2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角夹角(3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化,若变化则产生感应电流若变化则产生感应电流,否则不产生感应电流否则不产生感应电流.如图所示，闭合圆形导体线圈放置在如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，其中匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行和垂直于分别是平行和垂直于磁场方向的两直径试分析线圈做以下哪种磁场方向的两直径试分析线圈做以下哪种运动时能
14、产生感应电流运动时能产生感应电流()例例2A使线圈在纸平面内平动或转动使线圈在纸平面内平动或转动B使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C使线圈以使线圈以ac为轴转动为轴转动D使线圈以使线圈以bd为轴稍做转动为轴稍做转动【审题指导审题指导】求解本题的关键是看穿过闭求解本题的关键是看穿过闭合线圈的磁通量是否变化合线圈的磁通量是否变化【精讲精析精讲精析】根据产生感应电流的条件可根据产生感应电流的条件可知：只需使穿过闭合回路的磁通量发生变化知：只需使穿过闭合回路的磁通量发生变化,就能在回路中产生感应电流线圈在匀强磁就能在回路中产生感应电流线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度
15、场中运动，磁感应强度B为定值，根据前面为定值，根据前面分析分析BS知：只要回路中相对磁场的知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量正对面积改变量S0,则磁通量一定要改变则磁通量一定要改变,回路中一定有感应电流产生回路中一定有感应电流产生当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此场的正对面积始终为零，因此S0，因而无，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样向纸外平动时，同样S0，因而无感应电流，因而无感应电流产生；当线圈以产生；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场为轴转动时，线
16、圈相对磁场的正对面积改变量的正对面积改变量S仍为零，回路中仍无感仍为零，回路中仍无感应电流；当线圈以应电流；当线圈以bd为轴稍作转动，则线圈为轴稍作转动，则线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，故选路中产生了感应电流，故选D.【答案答案】D变式训练变式训练2.(2012陕西师大附中高二期末陕西师大附中高二期末)如图所示的装如图所示的装置是法拉第做的电磁感应实验电路图，他将置是法拉第做的电磁感应实验电路图，他将两个匝数较多的线圈绕在一个铁环上，线圈两个匝数较多的线圈绕在一个铁环上，线圈A直接接在电源上，线圈直接接在电源上，线圈B接指针
17、在中央的电流接指针在中央的电流表，关于这个实验，以下说法错误的是表，关于这个实验，以下说法错误的是()A当开关当开关S接通的瞬间，电流表上有电流接通的瞬间，电流表上有电流B当开关当开关S断开的瞬间，电流表上有电流断开的瞬间，电流表上有电流C拿走铁环后，两线圈相距较近且保持原状拿走铁环后，两线圈相距较近且保持原状,开关接通或断开的瞬间，电流表上没有电流开关接通或断开的瞬间，电流表上没有电流D当开关闭合稳定后，当开关闭合稳定后，B上无感应电流产生上无感应电流产生解析：选解析：选C.开关开关S接通或断开瞬间接通或断开瞬间,A线圈中电线圈中电流发生变化，使得穿过流发生变化，使得穿过B线圈的磁通量变化，
18、线圈的磁通量变化，因此因此B线圈产生感应电流，线圈产生感应电流，A、B正确开关正确开关S闭合稳定后，闭合稳定后，A线圈中电流不变，穿过线圈中电流不变，穿过B线圈线圈的磁通量不变，的磁通量不变，B线圈没有感应电流线圈没有感应电流,D正确正确拿走铁环，开关接通或断开瞬间，拿走铁环，开关接通或断开瞬间，A线圈电流线圈电流变化，穿过变化，穿过B线圈的磁通量变化，线圈的磁通量变化，B中有感应中有感应电流产生，只是比有铁环时弱一些，电流产生，只是比有铁环时弱一些，C错误错误热点示例创新拓展热点示例创新拓展有关磁通量变化的计算有关磁通量变化的计算经典案例经典案例(8分分)面积为面积为S的矩形线框的矩形线框a
19、bcd处处在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与的匀强磁场中，磁场方向与线框面成线框面成角角(如图所示如图所示)，当线，当线框以框以ab为轴顺时针旋转为轴顺时针旋转90时，时，求穿过求穿过abcd面的磁通量的变化面的磁通量的变化量是多少？量是多少？【思路点拨思路点拨】求解此题应把握以下两点：求解此题应把握以下两点：(1)磁通量的大小由磁感应强度、线框面积及磁通量的大小由磁感应强度、线框面积及两者夹角三个因素决定两者夹角三个因素决定(2)磁通量有正负，其正负取决于磁感线的贯磁通量有正负，其正负取决于磁感线的贯穿方向穿方向【解题样板解题样板】开始时开始时B与线框面成与线框面成角，磁
20、角，磁通量为通量为BSsin；(2分分)线框平面按题意方向转动时，磁通量减少，线框平面按题意方向转动时，磁通量减少，当转动当转动90时，磁通量变为时，磁通量变为“负负”值，值，2BScos.(2分分)可见，磁通量的变化量为可见，磁通量的变化量为21BScosBSsinBS(cossin)(4分分)【答案答案】BS(cossin)法拉第法拉第法拉第是英国著名的物理学家和化学家法拉第是英国著名的物理学家和化学家.1791年年9月生于英格兰一个铁匠家庭，由于家境贫月生于英格兰一个铁匠家庭，由于家境贫苦，他只在苦，他只在7岁至岁至9岁时读过两年小学，岁时读过两年小学，12岁岁上街卖报，上街卖报，13岁
21、到一家图书装订店当学徒，岁到一家图书装订店当学徒，利用业余时间刻苦学习利用业余时间刻苦学习名师讲坛精品资源名师讲坛精品资源1812年年22岁的法拉第有机会听了伦敦皇家学岁的法拉第有机会听了伦敦皇家学会会长、化学家戴维的一次化学讲座，更激会会长、化学家戴维的一次化学讲座，更激起他参加科学工作的热切愿望事后他把听起他参加科学工作的热切愿望事后他把听讲记录寄给报告人讲记录寄给报告人,得到戴维的称赞，在戴维得到戴维的称赞，在戴维的帮助下进入皇家学院实验室，做戴维的助的帮助下进入皇家学院实验室，做戴维的助手手.1816年发表第一篇有关化学方面的论文，年发表第一篇有关化学方面的论文，1824年当选英国皇家
22、学会会员，年当选英国皇家学会会员，1825年任皇年任皇家学院实验室主任，家学院实验室主任，1846年荣获伦福徳奖章年荣获伦福徳奖章和皇家勋章他还是法国科学院院士和皇家勋章他还是法国科学院院士1820年奥斯特关于电流磁效应的发现，引起年奥斯特关于电流磁效应的发现，引起了法拉第的深思：既然电能产生磁，那么磁了法拉第的深思：既然电能产生磁，那么磁能否产生电呢？他反复研究和实验，经历五能否产生电呢？他反复研究和实验，经历五次重大的失败，终于在次重大的失败，终于在1831年发现了电磁感年发现了电磁感应现象，进而确立了电磁感应的基本定律，应现象，进而确立了电磁感应的基本定律，为建立经典电磁理论和电工学打下
23、了基础为建立经典电磁理论和电工学打下了基础利用这一原理，他创造了电磁学史上第一台利用这一原理，他创造了电磁学史上第一台感应电动机感应电动机,成为今天多种复杂电机的始祖成为今天多种复杂电机的始祖18331834年，他由实验得出了电解定律年，他由实验得出了电解定律他的又一重要成果指出了磁场的概念他反他的又一重要成果指出了磁场的概念他反对电磁之间超距作用的说法，设想带电体、对电磁之间超距作用的说法，设想带电体、磁体或电流周围空间存在一种从电或磁激发磁体或电流周围空间存在一种从电或磁激发出来的连续物质，起到传递电力、磁力的媒出来的连续物质，起到传递电力、磁力的媒介作用他把这些物质称作电场、磁场，介作用
24、他把这些物质称作电场、磁场，1852年，他又引入了电场线和磁感线的要领年，他又引入了电场线和磁感线的要领并用铁粉显示了磁棒周围磁感线的形状并用铁粉显示了磁棒周围磁感线的形状法拉第还用极深邃的物理洞察力对光和电的法拉第还用极深邃的物理洞察力对光和电的关系，做出了研究，预言了电磁波的存在和关系，做出了研究，预言了电磁波的存在和光可能是一种电磁振动的传播光可能是一种电磁振动的传播法拉第是一位靠自学成才的伟大科学家，从小法拉第是一位靠自学成才的伟大科学家，从小爱思考问题，学习非常勤奋在科学的征途上爱思考问题，学习非常勤奋在科学的征途上走过了半个世纪，始终如一地实践了自己走过了半个世纪，始终如一地实践了自己“献献身于科学身于科学”的诺言，经常不分昼夜地在实验室的诺言，经常不分昼夜地在实验室工作他热爱科学，不求名利，曾多次拒绝了工作他热爱科学，不求名利，曾多次拒绝了任命和封爵，辞去了一些报酬很高的聘请，专任命和封爵，辞去了一些报酬很高的聘请，专心地从事科学研究心地从事科学研究.1867年年8月在伦敦去世，后月在伦敦去世，后人为了纪念他用他的名字命名为电容的单位人为了纪念他用他的名字命名为电容的单位
