人教版高中物理必修三 （电磁感应现象及应用）教育教学课件

电磁感应现象及应用

奥斯特：电生磁一、划时代的发现生奥斯特：电生磁一、划时代的发现磁电？法拉第：磁生电一、划时代的发现奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”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。科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限性的束缚，也有过“可笑”的疏忽与失误。他们是伟大的，但也是可以学习的真实的人。一、划时代的发现铁芯和线圈M是产生这一效应的必要条件吗？

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。一、划时代的发现有规律吗？二、产生感应电流的条件实验：探究感应电流产生的条件导体棒的运动情况表针的摆动情况左右运动上下平动摆动不摆动实验结论：当导体棒左右运动时，切割磁感线，有电流产生；导体棒上下平动时，不切割磁感线，没有电流产生。二、产生感应电流的条件实验：探究感应电流产生的条件磁铁的运动情况表针的摆动情况插入瞬间拔出瞬间停在线圈中摆动不摆动摆动实验结论：磁铁插入和拔出的瞬间，螺线管中的每一线圈都切割磁感线，有电流产生；磁铁停在螺线管中时，没切割磁感线，无电流产生。二、产生感应电流的条件实验：探究感应电流产生的条件操作表针的摆动情况开关闭合瞬间开关闭合，滑动变阻器不动开关闭合，滑动变阻器触片滑动开关断开瞬间摆动不摆动摆动摆动实验结论：磁铁插入和拔出的瞬间，螺线管中的每一线圈都切割磁感线，有电流产生；磁铁停在螺线管中时，没切割磁感线，无电流产生。二、产生感应电流的条件实验：探究感应电流产生的条件结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。导体切割磁感线

改变了闭合电路在磁场中的面积磁铁插入或拔出

改变了闭合电路中磁场的强弱开关闭合或断开，滑动变阻器滑动

改变了闭合电路中磁场的强弱二、产生感应电流的条件结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。磁通量变化包括：B不变，S变化S不变，B变化B、S不变，B、S的夹角变化B、S都变化三、电磁感应现象的应用

1.通电直导线旁边放一矩形线圈ABCD，请大家设计方法，使ABCD中能产生感应电流？改变直导线中电流大小，或让矩形线圈靠近或远离直导线

2.如图所示的匀强磁场中有一个矩形的闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？

3.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？

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？

5.如图所示，把矩形闭合线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁感线平行，下面能使线圈产生感应电流的是（）A．线圈沿磁感线方向移动B．线圈沿垂直磁感线方向做移动C．线圈以ab边为轴匀速转动D．线圈以bc边为轴匀速转动

C1.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）磁通量发生变化第十三章电磁感应与电磁波初步3电磁感应现象及应用

1.知道什么是电磁感应现象.2.通过实验探究产生感应电流的条件.3.了解电磁感应现象的应用.学习目标知识梳理重点探究随堂演练内容索引NEIRONGSUOYIN课时对点练一、划时代的发现知识梳理1.“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家

发现了电流的磁效应.2.“磁生电”的发现1831年，英国物理学家

发现了电磁感应现象.3.电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作

.奥斯特法拉第感应电流1.实验：探究感应电流产生的条件探究一：如图1甲实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合电路中都

电流，当导体ab做___________运动时，闭合回路中有电流产生.二、产生感应电流的条件图1没有切割磁感线探究二：如图乙，当螺线管A的电流不变时，螺线管B所在的回路中_____电流产生；当螺线管A的电流

时，螺线管B所在回路中就有了电流.2.产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的

时，闭合导体回路中就产生感应电流.没有变化磁通量发生变化1.判断下列说法的正误.(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生.(

)(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生.(

)(3)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流.(

)(4)不论电路是否闭合，只要电路中磁通量发生变化，电路中就有感应电流.(

)即学即用××√×2.如图2所示，条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的指针________(选填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表G的指针________(选填“不偏转”或“偏转”).图2偏转不偏转磁通量的变化大致可分为以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图3(a)所示.(2)面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.一、磁通量的变化重点探究图3例１

磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图4所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定√图4解析设在位置1时穿过闭合线框的磁通量大小为Φ1，在位置2时穿过闭合线框的磁通量大小为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处强，故Φ1>Φ2.将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，ΔФ1＜ΔФ2，故C正确.针对训练1

磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”.在图5所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3，且都不为0.下列判断正确的是A.Φ1最大 B.Φ2最大C.Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等√图5解析由于磁通量可以理解为穿过一个闭合电路的磁感线的条数的多少，从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多，所以Φ1最大，故A正确，B、C、D错误.二、产生感应电流的条件1.实验：探究感应电流产生的条件(1)实验一：如图6所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中________电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中________电流产生.(均选填“有”或“无”)图6有无(2)实验二：如图7所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中________电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中________电流产生.(均选填“有”或“无”)图7有无(3)实验三：如图8所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中________电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中________电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中________电流通过.(均选填“有”或“无”)有无图8有(4)归纳总结：实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流.实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流.实验三中：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑动触头移动时，小螺线管A中电流变化，从而引起穿过大螺线管B的磁通量变化，产生了感应电流.三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化.2.感应电流产生条件的理解不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.例2

(多选)下图中能产生感应电流的是√√解析A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流.规律总结判断是否产生感应电流的技巧1.电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可.2.磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大，若没有变化，也不会产生感应电流.若开始时磁通量虽然是零，但是磁通量是变化的，仍然可以产生感应电流.针对训练2

(多选)如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是A.开关S闭合的瞬间B.开关S闭合后，电路中电流稳定时C.开关S闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间图9√√√针对训练3

在选项图所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是(磁场范围足够大)√解析A项图中，因为线圈平面平行于磁感线，在以OO′为轴转动的过程中，线圈平面始终与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所以无感应电流产生，A错误；B项图中，线圈平面也与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，竖直向上运动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生，B错误；C项图中，尽管线圈在转动，B始终垂直于S，但B与S都不变，所以Φ＝BS始终不变，则线圈中无感应电流，C错误；D项图中，图示状态Φ＝0，当转过90°时Φ＝BS，所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈中产生感应电流，D正确.1.(电磁感应现象的认识)下列现象中，属于电磁感应现象的是A.通电线圈在磁场中转动B.闭合线圈在磁场中运动而产生电流C.磁铁吸引小磁针D.小磁针在通电导线附近发生偏转1234随堂演练√解析B中闭合线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应，B正确；A中通电线圈在磁场中转动是因为受磁场力作用，A错误；D中小磁针在通电导线附近发生偏转是电流的磁效应，D错误；C中磁铁吸引小磁针是磁场的作用，C错误.12342.(磁通量的变化)如图10所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将A.先增大，后减小B.先减小，后增大C.先增大，后减小、再增大，再减小D.先减小，后增大、再减小，再增大1234√图103.(产生感应电流的条件)(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图11所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是A.线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B.线圈A从线圈B中拔出过程中，有感应电流C.线圈A停在线圈B中，有感应电流D.线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小1234√√√图11解析由感应电流产生的条件知A、B选项正确，C项错误；在线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量减小，D选项正确.12341234.(产生感应电流的条件)(多选)如图12所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线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A.导线中的电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以AB边为轴转动√图12√√4考点一电磁感应现象的发现及认识1.首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第√基础对点练课时对点练12345678910解析1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应；1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确.2.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化B.在通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表

示数的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形

磁铁后，再到相邻房间去观察电流表示数的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或

断电的瞬间，观察电流表示数的变化√12345678910解析同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故A、B错误；磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，故C错误；在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确.12345678910考点二磁通量变化情况的判断3.如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场方向同心放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大、小两环的磁通量，则有A.Φ1>Φ2 B.Φ1<Φ2C.Φ1＝Φ2 D.无法确定√12345678910图1解析对于大环和小环来说，磁感线的净条数相同，故C正确.4.如图2所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同、方向如图所示的电流，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流A.切断i1 B.切断i2C.切断i3 D.切断i4√12345678910图2解析根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内的磁场方向，可知只有i4中电流产生的磁场垂直于纸面向外，则要使磁通量增加，应切断i4.123456789105.如图3所示，固定的长直导线中通有恒定电流，一矩形线框从abcd位置向右平移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面且与导线相互绝缘)A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加，再减少到零，然后再增加，

最后再减少√12345678910图3解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右平移时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右平移，磁通量增大，当线框离开导线向右平移的过程中，磁通量减小，故D正确.12345678910考点三有无感应电流的判断6.(多选)下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是√12345678910√解析A中导体虽然“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流.B中线框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流.C中虽然与A近似，但由于是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流.D中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流.故选B、C.123456789107.(多选)如图4所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称地放置，两直导线中的电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是A.线圈a中有感应电流B.线圈b中有感应电流C.线圈c中无感应电流D.线圈d中无感应电流√12345678910图4√解析由安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在Ⅰ象限中方向相同，在Ⅲ象限中方向也相同，当两直导线中的电流都增大时，线圈a、c中磁通量增大，产生感应电流，选项A正确，C错误.12345678910利用对称性和安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在Ⅱ象限中方向相反，在Ⅳ象限中方向也相反，且线圈b、d中的磁通量为零，当两直导线中的电流都增大时，线圈b、d中的磁通量仍为零，线圈b、d