法拉第电磁感应张海

复习:磁通量φ=BSφ=BScos

θ磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积.1、定义:2、意义：磁通量可用穿过某一个面的磁感线条数表示.法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第1页!abdc思考:哪些情况可以引起磁通量变化?φ=BScos

θ磁通量变化包括：S、θ不变，B变化B、θ不变，S变化B、S不变，θ变化B、S、θ都变化法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第2页!章：电磁感应（物理选修3-2）节：电磁感应现象第二节：研究产生感应电流的条件法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第3页!

物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第4页!解释奥斯特实验法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第5页!长江三峡水电站全景世界上最大的水电站台法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第6页!新西兰地热发电站法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第7页!一、对称性的思考……英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象猜想：磁铁应该可以感应出电流！信念：一定要转磁为电！法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第8页!

麦克斯韦：科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经验。他们是伟大的，但并不是高不可攀的。法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第9页!节：电磁感应现象磁能生电吗？请大家阅读书本第3页！由磁生电的现象电磁感应现象（法拉第）由电磁感应现象产生的电流感应电流法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第10页!感应电流:由磁场产生的电流.电磁感应现象:由磁场产生电流的现象.法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第11页!如图4－1－1所示，将导轨、可移动导体AB放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路，把实验现象记录在下表中.实验操作实验现象(有无电流)导体棒静止

导体棒平行磁感线运动

导体棒切割磁感线运动

无有无法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第12页!实验操作实验现象(有无电流)实验操作实验现象(有无电流)N极插入线圈

S极插入线圈

N极停在线圈中

S极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极从线圈中抽出

有无有有有无法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第13页!实验操作实验现象(线圈B中有无电流)开关闭合

开关断开

开关闭合时，滑动变阻器不动

开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片

有有有无法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第14页!2.分析论证探究实验1中，磁场的强弱不变，但是导体棒切割磁感线运动使闭合电路包围的面积在

．探究实验2中，将磁铁插入或抽出时，线圈中磁场发生

．变化变化法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第15页!一、磁通量及变化量的计算1．磁通量的计算(1)B与S垂直时：Φ＝B·S.B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．(2)B与S不垂直时：Φ＝B·S⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图4－1－4所示，Φ＝B·Ssinθ.核心要点突破法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第16页!(4)多匝线圈的磁通量问题：磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n.法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第17页!2．磁通量变化的计算(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ1－Φ0＝B·ΔS.(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则穿过回路的磁通量的变化量是ΔΦ＝Φ1－Φ0＝ΔB·S.(3)磁感应强度B和回路面积S同时变化时，则ΔΦ＝Φ1－Φ0＝B1S1－B0S0，而不等于ΔB·ΔS.法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第18页!2．分析是否产生感应电流，关键是分析穿过闭合电路的磁通量是否变化，使穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，闭合电路的有效面积S发生变化．(2)闭合电路的有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．(3)闭合电路的有效面积及磁感应强度B均变化．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第19页!法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第20页!复习1、利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。2、结论：无论用什么方法，只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电流中就会有感应电流产生3、产生感应电流的条件：（1）电路闭合（2）磁通量发生变化法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第21页!2．如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？例与练法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第22页!6、在一根铁棒P上套两个线圈A、B，如果给线圈A通以如图所示的甲、乙、丙、丁4种电流，在t1到t2这段时间内，哪种情况可以在线圈B中产生感应电流？为什么？例与练法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第23页!在图4－1－6中，若回路面积从S0＝8m2变到St＝18m2，磁感应强度B同时从B0＝0.1T方向垂直纸面向里变到Bt＝0.8T方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为(

)课堂互动讲练类型一物体能否看做质点的判断例1图4－1－6法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第24页!ΔΦ＝Φt－Φ0＝BtSt－(－B0S0)＝0.8×18Wb－(－0.1×8)Wb＝15.2Wb，故C对．【答案】

C【点评】

(1)B、S均变化时，不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS计算．(2)磁通量是有正、负的标量．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第25页!解析：条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．磁通量是穿过一个面的磁感线的多少，由于进去和出来的磁感线要抵消一部分，当弹簧圆圈的面积扩大时，进去的磁感线条数增加，而出来的磁感线条数是一定的，故穿过这个弹簧圆圈的磁通量减小．答案：减小法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第26页!【解析】

B、C、D中线圈均在切割磁感线，A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生．即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第27页!2.如图4－1－9所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场中，另一半在匀强磁场外，若要线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是(

)变式训练图4－1－9法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第28页!麦克风是常用的一种电子设备，它的内部是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号．它的种类比较多，如图4－1－10所示为动圈式话筒简图，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中，当声音使膜片振动时，就能将声音信号转变成电信号，下列说法正确的是(

)类型三电磁感应现象的应用例3法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第29页!【解析】当声音使膜片振动时，膜片后的金属线圈随之振动，线圈就会切割永磁体磁场的磁感线，产生感应电流，声音的强弱不同，产生的感应电流的强弱也就不同，从而将声音信号转变成电信号，这就是电磁感应现象，所以，选项B、D正确．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第30页!一、依据：信念

哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。实例：摩擦生热、蒸汽机节：划时代的发现法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第31页!二、奥斯特实验：奥斯特在作报告时，无意中发现小磁针偏转。（南北方向）奥斯特断言：电与磁是有联系的！法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第32页!猜想：磁是否能生电呢？法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第33页!亚洲最大的风力发电站新疆风力发电站法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第34页!人类是如何获得电能的

???第二节：研究产生感应电流的条件法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第35页!法拉第日记未显示作用毫无反应不行

从普通的磁铁中获得电的希望，时时激励着我从实验上探求电流的感应效应。法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第36页!能生磁的电：①电流②运动电荷电生磁的方向：右手安培定则（右手螺旋定则）电在磁的受力方向：左手定则电流能够产生磁场电流的磁效应（奥斯特）①电流②运动电荷（安培）（洛伦兹）静止的电荷可以产生磁场吗？不能！变化的电场产生磁场法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第37页!1831年8月29日，法拉第用软铁做成一个外径6英寸，厚7/8英寸的环，其上绕有A、B两组线圈。B线圈接检流计，A线圈电池连接。当接通和断开电源时，发现电流计指针摆动。法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第38页!二、探究感应电流的产生条件1．实验探究探究1：导体棒在磁场中运动是否产生电流图4－1－1法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第39页!探究2：磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图4－1－2所示，将螺线管与电流计组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管，实验现象如下：图4－1－2法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第40页!探究3：模拟法拉第的实验如图4－1－3所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面，实验现象如下：

图4－1－3法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第41页!

1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。

五种类型可以引起感应电流:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。有规律吗?法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第42页!探究实验3中，将开关闭合或断开及改变滑动变阻器的滑片的位置，使A中电流变化时，电流产生的磁场也在

，通过B线圈的磁场强弱也在

．3．实验结论只要穿过

电路的磁通量

，闭合电路中就有感应电流产生．变化变化闭合发生变化法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第43页!图4－1－4(3)磁通量是有正、负的标量．当磁感线从线圈平面的不同侧穿过时，磁通量分别取正号、负号，总磁通量为两者的代数和．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第44页!B与S垂直时，在Φ＝B·S中，S为线圈在B中的有效面积．如图4－1－5，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ＝B·S中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分“有效面积”．特别提醒图4－1－5法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第45页!二、如何判断感应电流的有无？1．感应电流产生的必要条件(1)电路必须是闭合电路．(2)穿过回路的磁通量发生变化．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第46页!当闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，并非一定产生感应电流，电路中是否产生感应电流，取决于穿过回路的磁通量是否变化．特别提醒法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第47页!课题研究：“摇绳能发电吗”法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第48页!1．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）（2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）（3）线框绕轴线AB转动（图丙）。没有没有有例与练法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第49页!4．矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？（注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。）例与练法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第50页!

课外作业：

探究“摇绳发电”问题，并写一篇关于“研究电磁感应现象”的小论文。法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第51页!A．7Wb

B．13.6WbC．15.2WbD．20.6Wb【解析】因为B、S都变化．所以可用后来的磁通量减去原来的磁通量．取后来的磁通量为正．法拉第电磁感应张海共58页，您现在浏览的是第52页!1．如图4－1－7所示，P为一个闭合的金属弹簧圆圈，在它的中间插有一根条形磁铁．现用力从四周拉弹簧圆圈，使圆圈的面积增大，则穿过弹簧圆圈的磁通量将如何变化？变式训练图4－1－7法拉第电磁感应张海