人教版高中物理必修第三册第十三章3电磁感应现象及应用课件

3．电磁感应现象及应用第十三章电磁感应与电磁波初步整体感知·自我新知初探[学习任务]

1．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。2．知道电磁感应现象和感应电流的概念。3．能够运用感应电流的产生条件判断是否产生感应电流。4．了解电磁感应现象的应用。[问题初探]

问题1．感应电流产生的条件是什么？问题2．什么是感应电流？问题3．世界第一台发电机——法拉第盘的原理是什么？[提示]问题1．穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。问题2．电磁感应现象中产生的电流。问题3．电磁感应。[自我感知]经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。探究重构·关键能力达成1．________发现的电流的磁效应，证实了电现象和________是有联系的。2．1831年，________发现了“磁生电”现象，他认为“磁生电”是一种在____________的过程中才能出现的效应。3．法拉第把这些“磁生电”现象定名为__________，这些现象中产生的电流叫作__________。知识点一划时代的发现奥斯特磁现象法拉第变化、运动电磁感应感应电流电磁感应的探索历程开端1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电和磁存在着必然的联系，拉开了研究电与磁联系的序幕过程奥斯特实验激发了人们对“磁生电”的探索热情，法国物理学家菲涅耳、安培和瑞士科学家科拉顿、美国科学家亨利先后设计实验探索“磁生电”，但都没有成功结果英国物理学家法拉第经过十年不懈的探索，在1831年第一次发现了“磁生电”现象，并从中领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第经过实验，总结了“磁生电”的条件，引领人类社会进入了电气化时代【典例1】(电磁感应现象的发现过程)(多选)下列说法正确的是(

)A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代√√CD

[奥斯特发现了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性，发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故A、B错误；产生感应电流的原因都与变化或运动有关，电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代，故C、D正确。]1．产生感应电流的条件(1)实验：探究感应电流产生的条件探究一：如图甲实验中，导体棒在磁场中保持相对静止或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都______电流，当导体ab做____________运动时，闭合回路中有电流产生。

知识点二产生感应电流的条件电磁感应现象的应用没有切割磁感线探究二：如图乙实验中，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中______电流产生；当线圈A的电流______时，线圈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2．电磁感应现象的应用生产、生活中广泛使用的变压器、________等都是根据电磁感应制造的。电磁炉保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中。问题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)，线框中是否产生感应电流？提示：题图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。问题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)，线框中是否产生感应电流？提示：题图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。问题3．条形磁铁左右运动时(图丙)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？提示：发生偏转。闭合螺线管线圈中磁通量发生变化。1．电磁感应(1)电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。(2)产生感应电流的条件①导体电路闭合；②闭合回路中磁通量变化。(3)电磁感应现象的实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电流产生。(4)能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。2．常见的产生感应电流的三种情况【典例2】

(对电磁感应现象的理解)下列选项属于电磁感应现象的是(

)A．通电导体周围产生磁场B．磁场对通电导体发生作用C．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象D．电荷在磁场中定向移动形成电流√C

[电流能产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故A错误；通电导体在磁场中受到磁场力作用，不是电磁感应现象，故B错误；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象，故D错误。]【典例3】

(探究感应电流产生的条件)如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验电路图。见解析图(1)请在图中连线，把实验装置连接完整。(2)开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在_____(选填“a”或“b”)端。(3)闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法：①___________；②_________________；③_______________________。a断开开关插入或拔出线圈A移动滑动变阻器的滑片[解析]

(1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将灵敏电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示。(2)由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流式接法，为保护电路应该使接入电路的电阻最大，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于a端。(3)开关S闭合后还有多种方法能使线圈B中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、线圈A在线圈B中插入或拔出、断开开关等。【典例4】

(感应电流条件的应用)(多选)下列图中能产生感应电流的是(

)A

BC

D√√BD

[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。]

【教用·备选例题】【典例】如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是(

)√C

[闭合导体环在无限大匀强磁场中加速平动，磁通量没有变化，不能产生感应电流，故A错误；线圈与磁场方向平行，磁通量不发生改变，故不能产生感应电流，故B错误；闭合回路中金属杆做切割磁感线运动，能够产生感应电流，故C正确；导体细杆切割磁感线，但是没有闭合回路，故不能产生感应电流，故D错误。]应用迁移·随堂评估自测1．(多选)在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述中符合物理学史的是(

)A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C．库仑最早通过扭秤实验精确测出了带电体之间的相互作用力D．楞次经过长达十年的实验探索，发现了电磁感应现象√243题号1√√ABC

[奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，解释了磁化现象，故B正确；库仑最早通过扭秤实验精确测出了带电体之间的相互作用力，即库仑定律，故C正确；法拉第经过长达十年的实验探索，发现了电磁感应现象，故D错误。]243题号12．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．因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23题号14√B

[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。]3．如图所示为闭合电路的部分电路在磁场中的运动情况，能产生感应电流的是(

)23题号41A

BC

D√C

[磁场方向与导体棒运动方向所在平面平行，没有做切割磁感线运动，不产生感应电流，A、B、D错误；磁感线垂直纸面向外，导体斜向上运动，做切割磁感线运动，能产生感应电流，C正确。]4．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。请根据实验现象填空：243题号1(1)开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B，可以看到电流计指针________。(2)线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针________。(3)开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针________。(均选填“偏转”或“不偏转”)243题号1偏转偏转偏转[解析]

(1)开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。(2)线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。(3)开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，回路中电流变化，则穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。

243题号1回归本节知识，完成以下问题：1．什么是电磁感应现象？提示：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。2．如果平面跟磁场方向不垂直，该如何计算磁通量呢？提示：可以作出该平面在垂直于磁场方向上的投影平面，设两平面之间的夹角为θ，则磁通量Φ＝BScosθ。3．产生感应电流的条件是什么？提示：闭合回路的磁通量发生变化。

题组一划时代的发现1．社会的进步离不开科学发现，每一步科学探索的过程倾注了科学家的才智和努力，以下关于科学家的贡献说法不正确的是(

)A．安培提出了分子电流假说，解释了磁现象B．奥斯特首先发现了电流的磁效应C．法拉第发现了电磁感应现象D．库仑测出了电子的电荷量1题号23456789√10111213课时分层作业(十八)电磁感应现象及应用D

[安培提出了分子电流假说，成功地解释了磁现象，A正确；奥斯特通过实验研究，首先发现了电流周围存在磁场，发现了电流的磁效应，B正确；法拉第首先发现了电磁感应现象，C正确；库仑发现了库仑定律，密立根最终测得了元电荷的电荷量，D错误。]1题号23456789101112132．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．将绕在条形磁体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体后，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√1题号2345678910111213D

[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；条形磁体插入线圈时，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。]1题号2345678910111213

题组二产生感应电流的条件电磁感应现象的应用3．下列说法正确的是(

)A．磁感应强度B增强，磁通量一定变大B．线圈面积S增大，磁通量一定变大C．只要穿过电路的磁通量不为零，电路中一定产生感应电流D．穿过闭合电路的磁通量增加，电路中产生感应电流√1题号2345678910111213D

[磁通量为磁感应强度B与垂直磁场方向的线圈面积S的乘积，磁通量发生变化可能是磁感应强度发生变化，也可能是线圈面积发生变化，还可能是磁场与线圈的夹角发生变化引起的，若磁感应强度和线圈面积同时变化，则磁通量不一定变化，故A、B均错误；电路中有无感应电流产生取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是回路中有无磁通量，故C错误，D正确。]1题号23456789101112134．在物理学史上，奥斯特首先发现电流周围存在磁场。随后，物理学家提出“磁生电”的设想。很多科学家为证实这种设想进行了大量研究。下列实验中可以产生感应电流的是(

)1题号2345678910111213A．甲图中，条形磁铁向闭合金属环运动B．乙图中，条形磁铁静止在线圈上方过程C．丙图中，开关闭合后发现金属棒运动D．丁图中，导线缠绕在磁铁上与灵敏电流计连接√1题号2345678910111213A

[条形磁铁向闭合金属环运动，通过金属环的磁通量会有变化，可以产生感应电流，故A正确；条形磁铁静止在线圈上方过程，线圈中的磁通量没有发生变化，不可以产生感应电流，故B错误；开关闭合后金属棒运动，因为金属棒通电后会受到安培力作用，在安培力的作用下发生运动，与感应电流无关，故C错误；导线缠绕在磁铁上与灵敏电流计连接过程中没有磁通量的变化，不会产生感应电流，故D错误。]1题号23456789101112135．如图所示，矩形线框在足够大的匀强磁场中做的各种运动中，能够产生感应电流的是(

)1题号2345678910111213A

BC

DB

[由题图可知，矩形线框中磁通量变化的只有B图，因此只有B图能产生感应电流，故选B。]√6．通电直导线垂直穿过闭合线圈L，如图所示，则(

)A．当电流I增大时，线圈L中有感应电流B．当L左右平动时，L中有感应电流C．当L上下平动时，L中有感应电流D．以上各种情况都不会产生感应电流√1题号2345678910111213D

[根据直线电流的磁场特点知，A、B、C各种情况下，穿过线圈的磁通量始终为零，选项D正确。]7．如图所示，条形磁体正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁体平行。则线框由N极匀速平移到S极的过程中，线框中的感应电流的情况是(

)A．线框中始终无感应电流B．线框中始终有感应电流C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁体中部时无感应电流，过中部后又有感应电流D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁体中部时有感应电流，过中部后又无感应电流√1题号2345678910111213B

[根据条形磁体的磁场分布情况可知，线框在磁体左端时，磁感线从线框下表面穿入；当运动到磁体中央时，穿过线框的磁通量为零；当线框在磁体右端时，磁感线从线框的上表面穿入，所以线框从磁体上方匀速运动的过程中，穿过线框的磁通量始终发生变化，线框中始终有感应电流，选项B正确。]1题号23456789101112138．电动汽车无线充电原理图如图所示。当汽车行驶到安装在地面的发射线圈装置上时，接收线圈即可“接收”到发射线圈的电流，从而对电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是(

)A．主要利用了电流的热效应B．主要利用了电磁感应原理C．需将发射线圈接直流电源D．需将接收线圈正对发射线圈√1题号2345678910111213B

[无线充电主要利用电磁感应原理，故A错误，B正确；需将发射线圈接交流电源，变化的电流才可能产生变化的磁场，从而产生感应电流，故C错误；接收线圈没有正对发射线圈时，也可引起通过接收线圈的磁通量变化，产生感应电流，故D错误。]1题号23456789101112139．(多选)在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度大小分别为v1和v2，如图所示，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是(

)A．ab、cd均向右运动，且v1＝v2B．ab、cd均向右运动，且v1＞v2C．ab、cd均向左运动，且v1＞v2D．ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2√1题号2345678910111213√√BCD

[ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，穿过闭合回路的磁通量不变，故无感应电流产生，故A错误；B、D两项所述情况，穿过闭合回路的磁通量增加，C项所述情况，穿过闭合回路的磁通量减少，均有感应电流产生，故B、C、D正确。]1题号234567891011121310．如图所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图。两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流(

)A．开关S接通或断开瞬间B．开关S接通一段时间之后C．开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间√1题号2345678910111213B

[根据法拉第对产生感应电流的概括，A、C、D符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象的条件；B项中开关S接通一段时间之后，线圈A中是恒定电流，而“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应，故不能使线圈B中产生感应电流。]1题号234567891011121311．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是(

)A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，但触头向左滑C．开关S是闭合的，但触头向右滑D．开关S始终闭合，不滑动触头