高中物理 第四章 电磁感应第一节 划时代的发现 第二节 探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修3-2

1、 知识导航知识导航 本章以电流、磁场知识为基础，研究了电磁感应的一本章以电流、磁场知识为基础，研究了电磁感应的一 系列现象，通过实验总结出了产生感应电流的条件和判定系列现象，通过实验总结出了产生感应电流的条件和判定 感应电流方向的一般规律感应电流方向的一般规律楞次定律，给出了确定感应楞次定律，给出了确定感应 电动势大小的一般规律电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律，讲述了法拉第电磁感应定律，讲述了 电磁感应的两种特殊现象电磁感应的两种特殊现象自感和涡流自感和涡流 本章内容可分为四个单元第一单元本章内容可分为四个单元第一单元(第第12节节)，探，探 究产生感应电流的条件；第二单元究产生感应电流

2、的条件；第二单元(第第3节节)，讲述楞次定律，讲述楞次定律 及应用；第三单元及应用；第三单元(第第4节节)，讲述法拉第电磁感应定律；第，讲述法拉第电磁感应定律；第 四单元四单元(第第57节节)，讲述产生感应电动势的本质及几种特，讲述产生感应电动势的本质及几种特 殊的电磁感应现象殊的电磁感应现象 本章的重点是感应电流的产生条件和法拉第电磁感应本章的重点是感应电流的产生条件和法拉第电磁感应 定律、楞次定律；难点是楞次定律的理解和应用定律、楞次定律；难点是楞次定律的理解和应用 本章知识是以后学习交变电流、电磁场和电磁波的基本章知识是以后学习交变电流、电磁场和电磁波的基 础，是高中物理的重要内容，也是

3、高考的重点同学们应础，是高中物理的重要内容，也是高考的重点同学们应 给予足够的重视给予足够的重视 学法指导学法指导 (1)要熟知产生感应电流的条件，磁通量的变化率决要熟知产生感应电流的条件，磁通量的变化率决 定着感应电动势的大小，理解感应电流的磁场总是定着感应电动势的大小，理解感应电流的磁场总是 “阻碍阻碍”原磁场的变化等概念原磁场的变化等概念 (2)要学好本章知识，首先要认真观察实验现象，并对要学好本章知识，首先要认真观察实验现象，并对 实验现象进行分析和推理，充分理解从实验到理论的分析实验现象进行分析和推理，充分理解从实验到理论的分析 推理过程推理过程 (3)在深刻理解磁通量、磁通量的变化

4、、变化率、原磁在深刻理解磁通量、磁通量的变化、变化率、原磁 场、感应电流的磁场这些概念的基础上全面掌握计算感应场、感应电流的磁场这些概念的基础上全面掌握计算感应 电流的两种方法，熟练应用楞次定律电流的两种方法，熟练应用楞次定律 (4)要全面理解能的转化和守恒定律，学会用能量守恒要全面理解能的转化和守恒定律，学会用能量守恒 的观点分析电磁感应的实际问题的观点分析电磁感应的实际问题 考纲须知考纲须知 内容内容要求要求 电磁感应现象电磁感应现象 磁通量磁通量 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 楞次定律楞次定律 自感、涡流自感、涡流 了解电磁感应现象的发展过程了解电磁感应现象的发展过程 体会人类探

5、索自然规律的科学态度和科学精神体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神 理解探究感应电流产生条件的实验过程理解探究感应电流产生条件的实验过程 掌握感应电流的产生条件掌握感应电流的产生条件 在初中物理已经学过，闭合导体回路的一部分导体在在初中物理已经学过，闭合导体回路的一部分导体在 磁场里做切割磁感线运动时，导体中就产生电流磁场里做切割磁感线运动时，导体中就产生电流(如图所如图所 示示)，这种现象叫做电磁感应，电磁感应现象是怎样产生的？，这种现象叫做电磁感应，电磁感应现象是怎样产生的？ 它的产生条件是什么？它的产生条件是什么？ 1电磁感应现象的发现是与电磁感应现象的发现是与_的发现密切的发现密切

6、 相连的相连的 2电流的磁效应是丹麦物理学家电流的磁效应是丹麦物理学家_首先发现的，首先发现的， 时间是时间是_年，电流的磁效应证实了年，电流的磁效应证实了_ 现象和现象和_现象是有联系的现象是有联系的 3英国物理学家英国物理学家_于于_年发现了电磁感应年发现了电磁感应 现象，实现了磁生电的梦想现象，实现了磁生电的梦想 4回顾磁通量的概念：在磁感应强度为回顾磁通量的概念：在磁感应强度为B的匀强磁场的匀强磁场 中，有一个与磁场垂直的平面中，有一个与磁场垂直的平面S，_和和 _的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，单位的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，单位 _，符号，符号_ 5读课本的几个演示实验，仔

7、细体会这几个实验的读课本的几个演示实验，仔细体会这几个实验的 共同点是共同点是_ 6感应电流产生的条件是感应电流产生的条件是_ 答案：答案：1.电流磁效应电流磁效应 2奥斯特；奥斯特；1820；电；磁；电；磁 3法拉第；法拉第；1831 4磁感应强度磁感应强度B；面积；面积S；韦伯；韦伯；Wb 5磁生电是一种在变化、运动的过程中才能出现的磁生电是一种在变化、运动的过程中才能出现的 效应效应 6只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合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产生导体回路中就有感应电流产生 (1)截流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁截流导线能使小

8、磁针偏转，这种作用称为电流的磁 效应效应 (2)1820年年4月，奥斯特发现了电流的磁效应月，奥斯特发现了电流的磁效应 特别提醒：特别提醒： (1)电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭电流的磁效应显示了载流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种联系示了电现象与磁现象之间存在的某种联系 (2)奥斯特的发现突破了人类对电与磁认识的局限性奥斯特的发现突破了人类对电与磁认识的局限性. 由磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，英国科学家由磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，英国科学家 法拉第经过法拉第经过10年的不懈努力终于在年的不懈努力终于在1831年发现电磁感应现年发现电磁感应现

9、 象，完成了磁生电的愿望象，完成了磁生电的愿望 法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：变化的电法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：变化的电 流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁场、在磁场流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁场、在磁场 中运动的导体中运动的导体 特别提醒：特别提醒： (1)能产生电磁感应现象的电路必须是闭合的能产生电磁感应现象的电路必须是闭合的 (2)电磁感应定律的发现使人们对电与磁内在联系的认电磁感应定律的发现使人们对电与磁内在联系的认 识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生 (3)电流磁效应和电磁感应现象的关系电

10、流磁效应和电磁感应现象的关系 电磁感应现象电磁感应现象电流磁效应电流磁效应关系关系 利用磁场产生电流利用磁场产生电流 的现象的现象 电流产生磁电流产生磁 场场 电能够生磁，磁电能够生磁，磁 能够生电能够生电 电磁感应现象的发现有何重大意义？电磁感应现象的发现有何重大意义？ 答案：答案：(1)使人们对于电和磁内在联系的认识更加完善，使人们对于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宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生 (2)促进了人类文明的进步，改善了人类的生活条件促进了人类文明的进步，改善了人类的生活条件. (1)磁通量的定义式：磁通量的定义式：BS. (2)磁通量的单

11、位为韦伯，符号磁通量的单位为韦伯，符号Wb. (3)判断穿过回路的磁通量是否发生变化大致有以下判断穿过回路的磁通量是否发生变化大致有以下 几种情况：几种情况： 磁感应强度磁感应强度B不变，线圈面积不变，线圈面积S发生变化，例如闭合发生变化，例如闭合 电路的一部分导体切割磁感线时电路的一部分导体切割磁感线时 线圈面积线圈面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈发生变化，例如线圈 与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生 而螺线管中的电流变化而螺线管中的电流变化 磁感应强度磁感应强度B和回路面积和回路面积S同时发生变化，

12、此时可由同时发生变化，此时可由 t0计算并判断磁通量是否变化计算并判断磁通量是否变化 线圈面积线圈面积S不变，磁感应强度不变，磁感应强度B也不变，但二者之间也不变，但二者之间 的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时 磁通量是标量，那么磁通量是标量，那么的正、负如何理解？的正、负如何理解？ 答案：答案：磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任 何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁 通量为正值，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值通量为正值，则磁感线从反面穿入时

13、磁通量为负值 若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条 数为数为1，反向磁感线条数为，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过该平面，则磁通量等于穿过该平面 的磁感线的净条数的磁感线的净条数(磁通量的代数和磁通量的代数和)，即，即12. 磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，仅是为磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，仅是为 了计算方便而引入的了计算方便而引入的. (1)实验观察实验观察 实验实验闭合电路中部分导体做切割磁感线运动闭合电路中部分导体做切割磁感线运动 如图甲所示，导体如图甲所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有做切割磁感线运

14、动时，线路中有 电流产生，而导体电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产顺着磁感线运动时，线路中无电流产 生生 实验实验条形磁铁在线圈中运动条形磁铁在线圈中运动 如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有 电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产 生生 实验实验改变螺线管改变螺线管A中的电流中的电流 如图丙所示，将小螺线管如图丙所示，将小螺线管A插入大螺线管插入大螺线管B中不动，当中不动，当 开关开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关接通或断开时，电流表中有电流通过

15、；若开关S一直一直 接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通 过；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，无电流产生过；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，无电流产生 (2)分析论证分析论证 归纳上述实验观察的结果，可以看出：实验归纳上述实验观察的结果，可以看出：实验中，磁中，磁 场的强弱没有变化，但是导体棒切割磁感线运动使闭合电场的强弱没有变化，但是导体棒切割磁感线运动使闭合电 路包围的面积在变化路包围的面积在变化 实验实验中和中和中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场 发生变化；将开关闭合或断开及改变滑动触头

16、的位置，使发生变化；将开关闭合或断开及改变滑动触头的位置，使 A中电流变化时，电流产生的磁场也在变，通过中电流变化时，电流产生的磁场也在变，通过B线圈的磁线圈的磁 场强弱也在变场强弱也在变 (3)归纳结论归纳结论 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体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回路中就有感应电流 特别提醒：特别提醒： 感应电流产生条件可总结为两条：一是电路闭合，二感应电流产生条件可总结为两条：一是电路闭合，二 是磁通量变化，二者缺一不可是磁通量变化，二者缺一不可. 1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科

17、拉顿将一个 螺线管与电流计相连为了避免强磁性磁铁影响，他把电螺线管与电流计相连为了避免强磁性磁铁影响，他把电 流计放在另外一个房间，当他把磁铁投入螺线管中后，立流计放在另外一个房间，当他把磁铁投入螺线管中后，立 即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验下列即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验下列 说法正确的是说法正确的是() A在科拉顿整个操作过程中，电流计不发生偏转在科拉顿整个操作过程中，电流计不发生偏转 B将磁铁投入螺线管瞬间，电流计发生偏转，但科将磁铁投入螺线管瞬间，电流计发生偏转，但科 拉顿跑过去观察时，电流计已不再偏转拉顿跑过去观察时，电流计已不再偏转 C科拉顿无法观察到

18、电流计偏转的原因是当时电流科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是当时电流 计灵敏度不够计灵敏度不够 D科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是导线过长，科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是导线过长， 电流过小电流过小 答案：答案：B 解析：解析：科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通 量变化，回路中产生感应电流，电流计偏转，之后，穿过量变化，回路中产生感应电流，电流计偏转，之后，穿过 线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计不偏线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计不偏 转，由于科拉顿放完磁铁后跑到另一室观察，需一定时间，转，由于科拉顿放完磁铁后跑到

19、另一室观察，需一定时间， 所以他观察不到偏转只有所以他观察不到偏转只有B项正确项正确 下列说法正确的是下列说法正确的是() A法拉第发现电磁感应现象只是一种偶然法拉第发现电磁感应现象只是一种偶然 B其他人在研究过程中没有收获是因为没有穷追到其他人在研究过程中没有收获是因为没有穷追到 底底 C科学家对自然现象、自然规律的某些科学家对自然现象、自然规律的某些“信念信念”， 在科学发现中起着重要作用在科学发现中起着重要作用 D成功属于坚持不懈的有心人成功属于坚持不懈的有心人 解析：解析：法拉第和其他同时代从事电磁感应研究的科学法拉第和其他同时代从事电磁感应研究的科学 家有着共同的信念：自然界应该是和

20、谐统一的正因为在家有着共同的信念：自然界应该是和谐统一的正因为在 这种信念影响下从事研究，终于在科学上有所发现，但他这种信念影响下从事研究，终于在科学上有所发现，但他 们往往没有穷追到底，所以们往往没有穷追到底，所以B对，对，C对，法拉第发现电磁感对，法拉第发现电磁感 应除了有坚定信念，应除了有坚定信念， 同时具有踏实、客观的科学态度，十同时具有踏实、客观的科学态度，十 年坚持不懈的努力，终于取得了重大突破，所以年坚持不懈的努力，终于取得了重大突破，所以A错，错，D对，对， 故选故选BCD. 答案：答案：BCD (2010苍山高二检测苍山高二检测)首先发现电流的磁效应和电磁感首先发现电流的磁效

21、应和电磁感 应现象的物理学家分别是应现象的物理学家分别是() A安培和法拉第安培和法拉第B法拉第和楞次法拉第和楞次 C奥斯特和安培奥斯特和安培 D奥斯特和法拉第奥斯特和法拉第 答案：答案：D 解析：解析：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁 效应，效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象， 选项选项D正确正确. 下列现象中属于电磁感应现象的是下列现象中属于电磁感应现象的是() A磁场对电流产生力的作用磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流变化的磁场使闭合电路中产生电流 C插在通

22、电螺线管中的软铁棒被磁化插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D电流周围产生磁场电流周围产生磁场 解析：解析：磁场对电流产生力的作用属于通电导线在磁场磁场对电流产生力的作用属于通电导线在磁场 中的受力情况；插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电中的受力情况；插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电 流的磁效应；电流周围产生磁场属于电流的磁效应；而变流的磁效应；电流周围产生磁场属于电流的磁效应；而变 化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象故正化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象故正 确答案为确答案为B. 答案：答案：B 点评：点评：电磁感应现象最根本的东西是磁生电，要和电电磁感应现象最根本的东

23、西是磁生电，要和电 生磁、磁化等现象区分开生磁、磁化等现象区分开 下列现象属于电磁感应现象的是下列现象属于电磁感应现象的是() A莱顿瓶放电使缝衣针磁化莱顿瓶放电使缝衣针磁化 B雷电使刀叉钢针磁化雷电使刀叉钢针磁化 C指南针总是大致指南北方向指南针总是大致指南北方向 D放在磁铁附近的导体环在靠近磁铁过程中产生了放在磁铁附近的导体环在靠近磁铁过程中产生了 电流电流 答案：答案：D 解析：解析：电磁感应现象是由磁生电的过程，故电磁感应现象是由磁生电的过程，故ABC错错D 对对. 如图所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当如图所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当 线框线框abcd由实线位置在水

24、平面内向右平动，逐渐移动到虚由实线位置在水平面内向右平动，逐渐移动到虚 线位置，穿过线框的磁通量如何变化？线位置，穿过线框的磁通量如何变化？ 解析：解析：由直导线电流产生磁场的磁感线的特点知：在由直导线电流产生磁场的磁感线的特点知：在 电流电流I的右侧的磁感线的方向垂直纸面向内，在电流的右侧的磁感线的方向垂直纸面向内，在电流I的左的左 侧磁感线的方向垂直纸面向外磁感线的疏密分布是越靠侧磁感线的方向垂直纸面向外磁感线的疏密分布是越靠 近导线，磁感线越密，离导线越远，磁感线越稀疏近导线，磁感线越密，离导线越远，磁感线越稀疏 线框的水平平动，可分为三个阶段第一阶段，从实线框的水平平动，可分为三个阶段

25、第一阶段，从实 线位置开始至线位置开始至bc边到达直导线位置，穿过线圈的磁通量逐边到达直导线位置，穿过线圈的磁通量逐 渐增大，第二阶段从渐增大，第二阶段从bc边抵达直导线处开始至边抵达直导线处开始至ad边到达直边到达直 导线为止，由于垂直纸面向外的磁感线逐渐减少，垂直纸导线为止，由于垂直纸面向外的磁感线逐渐减少，垂直纸 面向内的磁感线逐渐增多，所以穿过线框的总磁通量先减面向内的磁感线逐渐增多，所以穿过线框的总磁通量先减 少少(当当ab、dc两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零) 后增大第三阶段从后增大第三阶段从ad边离开直导线向右运动开始至线框边离开直导

26、线向右运动开始至线框 抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少 一磁感应强度为一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积的匀强磁场方向水平向右，一面积 为为S的矩形线圈的矩形线圈abcd如图所示放置，平面如图所示放置，平面abcd与竖直方向成与竖直方向成 角，将角，将abcd绕绕ad轴转轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量角，则穿过线圈平面的磁通量 的变化量为的变化量为() A0B2BS C2BScos D2BSsin 答案：答案：C 解析：解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为：开始时穿过线圈平面的磁通量为： 1BScos. 后来穿过线圈平面的磁通

27、量为：后来穿过线圈平面的磁通量为： 2BScos 则磁通量的变化量为：则磁通量的变化量为： |21|2BScos. 如下图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向如下图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向 垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产 生感应电流，下列方法中不可行的是生感应电流，下列方法中不可行的是() A将线框向左拉出磁场将线框向左拉出磁场 B以以ab边为轴转动边为轴转动(小于小于90) C以以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60) D以以bc边为轴转动边为轴转动(小于小于60) 解析：解析：将线框向左拉出磁场的过程中，线

28、框的将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分部分 做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所 以线框中将产生感应电流以线框中将产生感应电流 当线框以当线框以ab边为轴转动时，线框的边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做边的右半段在做 切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化， 所以线框中将产生感应电流所以线框中将产生感应电流 当线框以当线框以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60)时，穿过线框的磁时，穿过线框的磁 通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流，通量在减小

29、，所以在这个过程中线框中会产生感应电流， 如果转过的角度超过如果转过的角度超过60，bc边将进入无磁场区，那么线边将进入无磁场区，那么线 框中将不产生感应电流框中将不产生感应电流(60300) 当线框以当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于边为轴转动时，如果转动的角度小于60， 则穿过线框的磁通量始终保持不变则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩其值为磁感应强度与矩 形面积的一半的乘积形面积的一半的乘积) 答案：答案：D 点评：点评：通过本例可以使学生知道判断穿过线圈的磁通通过本例可以使学生知道判断穿过线圈的磁通 量是否变化，关键是看穿过线圈的磁感线的条数是否变量是否变化，

30、关键是看穿过线圈的磁感线的条数是否变 化化 (2010台州高二检测台州高二检测)如图所示的匀强磁场中有一个矩如图所示的匀强磁场中有一个矩 形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电 流的是流的是() A线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右 运动运动 B线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下 运动运动 C线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB 转动转动 D线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD 转动转动 答案：答案：C 解析：解析：四种情况中初始位置线框与磁感线平行，磁通四种情况中