3　电磁感应现象及应用

3电磁感应现象及应用核心素养点击物理观念了解电磁感应现象，知道感应电流产生的条件。科学探究通过探究感应电流产生的条件的实验，知道电磁感应现象及其产生的条件。科学态度与责任(1)了解法拉第发现电磁感应现象的重大意义。(2)了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学方法。1．填一填(1)提出物理问题：奥斯特发现的电流的磁效应，证实了电现象和磁现象是有联系的。人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下问题：既然电流能够引起磁针的

，那么，为什么不能用磁体使导线中产生

呢？(2)法拉第的探索：法拉第提出了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达10年的探索，从中领悟到，“磁生电”是一种在变化、

的过程中才能出现的效应。(3)电磁感应：“磁生电”的现象。(4)感应电流：电磁感应现象中产生的电流。运动电流运动2．判断(1)只有很强的磁场才能产生感应电流。

(

)(2)法拉第发现电磁感应现象是只有在变化、运动的过程中才出现的现象。(

)(3)奥斯特首先发现了电磁感应现象。

(

)×√×3．想一想电流的磁效应与电磁感应有什么区别？提示：电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”。电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”。“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象。二、产生感应电流的条件及电磁感应现象的应用1．填一填(1)产生感应电流的条件①实验装置如图所示：②探究记录③探究结果当穿过闭合导体回路的

发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。(2)电磁感应现象的应用①发电机，②变压器，③电磁炉。开关和变阻器的状态线圈B中是否有电流开关闭合瞬间有开关断开瞬间有开关闭合时，滑动变阻器不动无开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有磁通量2．判断(1)有电流就可以产生磁场。

(

)(2)有磁场就可以产生电流。

(

)(3)穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就一定产生感应电流。

(

)√√×3．想一想某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时，回路一定无感应电流吗？提示：不一定，如果穿过闭合回路的磁通量正在变化，只是某时刻的磁通量为零，则回路中会产生感应电流。(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________；通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。(3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路________(填“有”或“无”)感应电流。(4)在产生感应电流的实验中，将________能转化为电能，生活中的________机就是根据上述原理工作的。[解析]

(1)实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流。(2)甲电路是闭合电路，电流表的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流。丙电路是断开的，电流表的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合。另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，甲实验导体在磁场中做切割磁感线运动，乙实验导体在磁场中运动不切割磁感线，由此比较可以确定要选用甲图和乙图。(3)在甲图中，电路是闭合的，若AB棒不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，AB棒也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有感应电流产生。(4)电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，利用电磁感应现象制成了发电机。[答案]

(1)电流表指针是否偏转(2)闭合甲和乙(3)有(4)机械发电【针对训练】1．如图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材。请你协助该小组完成如下工作，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：①__________________________________________________________；②___________________________________________________________；③___________________________________________________________。解析：实物连接如图所示；使副线圈回路产生感应电流的方式有：①将原线圈A插入副线圈B中，合上(或断开)开关瞬间；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B中或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B后，移动滑动变阻器的滑片。答案：见解析[问题驱动]如图，甲图中磁铁下方有一个闭合线圈，乙图中通电导线右侧有一个闭合线框。(1)图甲中，线圈不动，磁铁向下靠近线圈时，线圈中有无感应电流？提示：线圈中磁通量增大，有感应电流。(2)图乙中，通电导线中的电流减小时，线框中有无感应电流？提示：线框中磁通量减小，有感应电流。

【重难释解】判断有无感应电流的基本步骤(1)明确所研究的电路是否为闭合电路。(2)分析最初状态穿过电路的磁通量情况。(3)根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种：①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。②线圈面积S不变，磁感应强度B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而螺线管中的电流变化时。③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否发生变化。④线圈面积S不变，磁感应强度B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。[解析]四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流，C中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确。[答案]

C判断产生感应电流的条件应注意的问题(1)磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。(2)闭合回路切割磁感线，但磁通量没变，不产生感应电流。(3)初末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。(4)线圈有正反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。【针对训练】2.如图所示，匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈，线圈的平面垂直于磁感线，下列哪种过程中线圈会产生感应电流

(

)A．线圈扩张B．线圈自下向上运动C．线圈自上向下运动D．线圈自左向右运动(未穿出磁场)解析：线圈扩张，穿过线圈中磁通量变大，线圈中会产生感应电流，故A项正确；线圈自下向上运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故B项错误；线圈自上向下运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故C项错误；在未穿出磁场的前提下，线圈自左向右运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故D项错误。答案：A

3．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解析：线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳定的磁场，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，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，故选A。答案：A

4．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，实验中可能观察到的现象是

(

)A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，线圈B匝数足够多时小磁针会偏转C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转解析：根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B匝数多少，无论线圈A中电池多少，通过线圈B中的磁通量不变时都不能在线圈B中产生感应电流，选项A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确、D错误。答案：C

一、培养创新意识和创新思维1．如图所示，电吉他的弦是磁性物质。当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来。请解释电吉他是如何产生感应电流的。弦能否改用尼龙材料？提示：当磁性物质制作的弦振动，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈有感应电流产生。若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流。2．把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，一个线圈A连接电池与开关，另一个线圈B闭合并在其中一段直导线附近放置小磁针。开关闭合瞬间，磁针偏转了一下，随即复原；开关断开瞬间，磁针反向偏转，随即复原。磁针偏转的原因是什么？请作出解释。提示：当开关闭合时，A线圈中的电流增大，磁通量增大，B线圈的磁通量也增大，B线圈中产生感应电流，小磁针发生偏转，待电路稳定后，A线圈中的磁通量不变，B线圈中感应电流为零，磁针随即复原；当开关断开时，A线圈的磁通量减小，B线圈中的磁通量也减小，B中产生了相反方向的感应电流，因此，小磁针反向偏转，最后感应电流减为零，小磁针随即复原。二、注重学以致用和思维建模3．(多选)纯电动汽车是一种节能环保的交通工具，它的制动能量回收系统通过能量回收再利用，可提高汽车对能量的利用效率。制动能量回收原理是利用线圈在磁场中转动，将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来。关于制动能量回收，下列说法中正确的是

(

)A．制动能量回收利用了电磁感应现象B．制动能量回收利用了电流的热效应C．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为内能D．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为电能解析：汽车在刹车过程中，动能减小，减小的动能一部分以电能的形式存储，因此制动能量回收一定利用了电磁感应现象，将车辆的部分动能转化为电能，选项A、D正确，B、C错误。答案：AD

4．2020年12月17日，我国发射的“嫦娥五号”返回器携带月球样品安全着陆地球。假如不久的将来我国一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，