13.3电磁感应现象及应用 教学课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版（2019）物理必修三课名：

电磁感应现象及应用高一年级下学期课堂引入

实验：实验室的门上挂有线圈，线圈两端与电流传感器、计算机连接，形成闭合回路。电流传感器可以显示出电流随时间的变化规律。

那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗?还有其他方法吗?这些方法有什么内在联系?

当一名同学连续开关门时，你看到了什么现象？物理原理是什么？中物理第3节电磁感应现象及应用焦作市第一中学

王学武1.认识电磁感应现象发现的历程，体会电磁相互转化的思想。2.通过实验观察、归纳分类，总结感应电流的产生条件；并会用感应电流的产生条件判断回路中是否产生感应电流。3.领会科学家在对自然现象、自然规律的探究中所体现出的不怕困难、勇于面对挫折的精神品质；体会物理与生产生活的紧密联系。学习目标一、划时代的发现

奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下的问题∶既然电流能够引起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢?一、划时代的发现G_+将磁铁放在闭合回路旁边将通电直导线放在闭合回路旁边艰难的探索牛人安培的尝试：法拉第：屡战屡败、屡败屡战……G_+一段通电直导线放在另一段直导线旁边艰难的探索未通电直导线放在另一段通电线圈内部G

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历经10年,“痴”心不改

在伦敦的一家科学档案馆里，陈列着英国物理学家法拉第写了十年的一本日记。这本日记非常奇特：

第一页上写着：“对!必须转磁为电。”

以后，每一天的日记除了写上日期之外，都是写着同样一个词：“NO。”从1822年直到1831年，整整十年，每篇日记都是如此。

只是在这本日记的最后一页，才改写上了一个新词：“Yes。”

这是怎么回事?日记艰难的探索法拉第第一个成功实验：十年失败，一朝顿悟开关电池组电流计

法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。一、划时代的发现五类“磁生电”现象：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“磁生电”现象的本质特征是：变化、运动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同时也推动了电气化时代的到来。一、划时代的发现

从此，人类的夜晚有了更多光明。词一首冬草凋零，春芽破土；牛顿之后，法拉第出。铁匠之子，生于草莽之中；然志存高远，幸遇伯乐，终成大器；十年磨剑，坚信磁可生电；然遍尝失败，一朝电生，扬名天下。一、划时代的发现法拉第日记

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。与电磁感应擦肩而过的几位科学家安培科拉顿亨利机遇垂青于有准备头脑的人

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。但他们也是伟大的，也是可以学习的真实的人。一、划时代的发现

问题：与磁场相关的哪个物理量发生了变化，才能出现这种效应呢？

如果像法拉第所说：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。

我们以熟悉的实验为例展开探究——初中学习时我们就曾做过这个实验：闭合电路的一部分导体在磁场中运动。我们用一根导线与电流表连接，形成闭合回路，导线的一部分放置在蹄形磁铁中。二、产生感应电流的条件思考与讨论AB静止，无电流AB沿磁感线运动，无电流AB切割磁感线，有电流那么，当产生感应电流时与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢?二、产生感应电流的条件二、产生感应电流的条件为了便于分析，我们把刚才的实验装置图画成如右图所示的示意图。蹄形磁铁内部磁场近似看作匀强磁场，切割磁感线运动的导线看作导体棒AB。导体棒AB切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路ABCD的面积。

也就是说，穿过电路ABCD的磁通量发生了变化。感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢?二、产生感应电流的条件为了研究这个问题，我们先来回顾磁通量的概念CDΦ=BS′Φ=BS方法：改变投影面积、改变磁场。问题：如何使磁通量变化？在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，穿过这个面的磁通量Φ=BS如果平面与磁场不垂直时，那么穿过这个面的磁通量Φ=BS′，S′是这个面在垂直于磁场方向上的投影面积。如果感应电流的产生与磁通量的变化有关，我们要设法使磁通量变化。二、产生感应电流的条件

刚才这个实验就是通过切割磁感线改变回路面积，使磁通量发生变化的。

如何设计实验验证感应电流的产生与磁感应强度B的变化有关呢？二、产生感应电流的条件磁铁的运动实验现象（有无电流）分析论证插入线圈线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变化时，线圈中无感应电流

静止不动从线圈中抽出探究2：二、产生感应电流的条件条形磁铁二、产生感应电流的条件通电螺线管转换角度G－＋++-实验操作实验现象（线圈B中有无电流）分析论证开关闭合瞬间线圈B中磁场

时，线圈B中有感应电流；磁场

时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合，迅速移动滑片复原再做二、产生感应电流的条件切割类变化类1.两种类型二、产生感应电流的条件2.条件分析B不变，S变S不变，B变Φ=BS变相对运动磁场变化二、产生感应电流的条件切割类变化类结论：以上实验及其他事实表明，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。二、产生感应电流的条件1.闭合回路2.磁通量变化正对面积S改变磁场B的大小改变磁场B的方向改变Φ=BS

门附近的磁场可近似为匀强磁场，当开关门时，线圈平面与磁场的夹角变化导致正对面积发生变化，从而使穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流。开门发电二、产生感应电流的条件1.法拉第的圆盘发电机——人类第一台发电机三、电磁感应现象的应用1831年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，电流表的指针随之摆动，这是最早的发电机。

当时在场的一位贵妇人取笑地问：“先生，您发明的这个东西有什么用呢？”法拉第平静地反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”

后来，根据电磁感应现象制造的最早的发电机这个新生的“婴儿”，果然成长为电厂里巨大的发电机这一改变世界面貌的“巨人”，它开辟了人类社会的电气化时代。法拉第圆盘发电机三、电磁感应现象的应用2.三峡电站一台发电机的转子当沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？当两同学沿东西方向站立时，发电的可能性比较大。三、电磁感应现象的应用3.摇绳发电摇绳发电三、电磁感应现象的应用变压器