1、3电磁感应现象及应用 课前自主预习 1奥斯特的“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应奥斯特实验说明电与磁有密切联系2法拉第的“磁生电”1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”的现象产生的电流叫感应电流法拉第把引起电流的原因概括为五类：(1)变化的电流；(2)变化的磁场；(3)运动的恒定电流；(4)运动的磁铁；(5)在磁场中运动的导体法拉第发现了电磁感应的规律，那么电磁感应的实质是什么？提示：电磁感应的实质是其他形式的能转化为电能的过程3科学探究感应电流的产生条件(1)利用导体在磁场中运动如图，闭合回路的部分导体在磁场中
2、做切割磁感线运动时，闭合回路中电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流(2)利用磁铁在螺线管中的运动如图，将条形磁铁插入或抽出与电流表构成闭合电路的螺线管过程中，观察到电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流(3)利用通电螺线管的磁场如图，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路，螺线管B与电流表组成闭合回路，螺线管A放在螺线管B内开关闭合或断开的瞬间，电流表的指针会发生偏转，而开关闭合电路稳定后，电流表的指针不偏转；保持开关闭合，当滑动变阻器的滑片移动时，电流表的指针发生偏转；保持开关闭合，当螺线管A离开B或进入B时，电流表的指针发生偏转4产生感应电流的条件只要穿过闭合导体回
3、路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就会产生感应电流(1)闭合导体回路在磁场中运动一定产生感应电流吗？提示：不一定若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，导体回路中就会产生感应电流；若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量不变，导体回路中就没有感应电流(2)产生感应电流必须有导体运动吗？提示：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流，不一定有导体切割磁感线的运动课堂讲练互动考点一磁通量及其变化量的分析1匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时：BS，B为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：BS，S为线圈在垂直磁场方向上的
4、投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上或者将B分解为垂直于S和平行于S的两个分量，则BS，如图所示BSsin.2非匀强磁场中磁通量的分析条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场，通常只对穿过线圈的磁通量进行定性分析，分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素，并可充分利用磁感线来判断，即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化3引起磁通量变化的原因(1)面积S不变，磁感应强度B发生变化，则磁通量发生变化；(2)面积S变化，磁感应强度B不发生变化，则磁通量发生变化；(3)面积S变化，磁感应强度B发生变化，则磁通量可能发生变化；(4
5、)线圈平面和磁场方向的夹角发生变化时，则磁通量发生变化磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量的大小不受线圈匝数的影响.同理，磁通量的变化21也不受线圈匝数的影响.所以，用公式求、时，不用去考虑线圈匝数n.【例1】一个100匝的线圈，其横截面是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？【审题指导】闭合线圈由正方形变为圆形(周长不变)，其所围成的面积发生了改变，磁感应强度B未变，只要求出这两种情况的即可求出.【解析】线圈横截面是正方形时的面积S1L
6、20.202 m24.0102 m2.穿过线圈的磁通量1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb.横截面形状为圆形时，其半径r4L/(2)2L/.横截面积大小S2(2L/)2 m24/(25) m2.穿过线圈的磁通量2BS20.504/(25) Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的变化为21(2.552.0)102 Wb5.5103 Wb.【答案】5.5103 Wb总结提能 磁通量BS的计算有几点要注意(1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分的有效面积(2)磁通量及磁通量的变化量与匝数无关，求及时，不用考虑线圈匝数n.一根通有恒定电流I的长直导线MN与一闭合的线圈P位于同一平面，线
7、圈P位于导线的正下方，如图所示现使线圈P竖直向上运动到MN的上方的过程中，穿过P的磁通量如何变化？答案：整个过程中穿过线圈的磁通量先增加再减少再增加最后减少解析：通电直导线产生的磁场的特点：关于导线对称的点的磁场强弱相同，方向相反；靠近导线磁场强，远离导线磁场弱画出从MN下方到MN上方几个特殊的位置，如图，可知到磁通量增加，到磁通量减少，到磁通量增加，到磁通量减少考点二感应电流有无的判断1产生感应电流的条件(1)电路为闭合电路(2)穿过电路的磁通量发生变化注意：(1)(2)两条必须同时满足，才能产生感应电流2判断感应电流有无的方法(1)明确电路是否为闭合电路(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变
8、化穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：【例2】(多选)如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中有感应电流的是()A线圈中通以恒定的电流B通电过程中，使变阻器的滑片P做匀速移动C通电过程中，使变阻器的滑片P做加速移动D将电键突然断开的瞬间【审题指导】解答本题可按以下思路分析：【解析】线圈中通以恒定的电流，铜环A中磁通量不变，铜环A中没有感应电流，A错；变阻器的滑片P做匀速、加速移动时，线圈中电流变化，铜环A中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，B、C对；将电键突然断开的瞬间，线圈中电流变为零，铜环A
9、中磁通量发生变化，铜环A中有感应电流，D对【答案】BCD总结提能 感应电流产生条件的两点理解(1)在闭合回路中是否产生感应电流，取决于穿过回路磁通量是否发生变化，而不是取决于回路有无磁通量(2)闭合回路的部分导体做切割磁感线运动是引起回路磁通量变化的具体形式之一但闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时，不一定总会引起闭合回路的磁通量变化如图，矩形线框abcd在范围足够大的匀强磁场中在垂直磁场的平面内向右平动，虽然ad、bc边都切割磁感线，但磁场穿过回路abcd的磁通量没有变化，因而没有产生感应电流下列情况能产生感应电流的是(D)A如图甲所示，导体AB沿着磁感线方向运动时B如图乙所示，条形磁铁插入
10、线圈中不动时C如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，滑动变阻器滑片的位置不变时D如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器滑片的位置时解析：产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，前提条件是电路要闭合，且闭合电路的磁通量发生变化，或者闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，D正确 课堂达标演练 1物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是(D)解析：电磁炉利用电磁感应现象产生感应电流，从而产生焦耳热，D正确；A是利用带电粒子在磁场中的偏转，B、C是利用电流的热效应，A、B、C错误2
11、如下图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是(B)解析：选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验选项B是研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场3如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用1和2表示穿过两圆环的磁通量，则有(B)A12B12C12D无法确定解析：由于穿过环1和环2的磁感线条数相等，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即12，选项B正确4(多选)动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲所示是话筒原理图，图乙
12、所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知(ABD)A话筒工作时磁铁不动线圈振动而产生感应电流B录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流C录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场解析：话筒工作时，通过线圈振动切割磁感线，产生感应电流，故A正确录音时是电生磁，即利用了电流的磁效应原理放音时是磁生电，即利用了电磁感应原理，故B、D正确，C错误5如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动下面对观察到的现象描述及解释正确的是(C)A铜盘中没有感应电流，铜盘将一直转动下去B铜盘中有感应电流，铜盘将一直转动下去C铜盘中有感应电流，铜盘将很快停下D铜盘中有感应电流，铜盘将越转越快解析：铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C对，A、B、D错
