1、11电磁感应划时代的发现学 习 目 标知 识 脉 络1.知道电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神.2.知道电磁感应现象和感应电流的定义.3.理解探究感应电流产生条件的实验，并理解感应电流产生的条件(重点、难点)4.掌握运用感应电流的产生条件判断感应电流能否产生(重点)法 拉 第 发 现 电 磁 感 应 的 艰 难 历 程11820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应21831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象3由磁得到电的现象叫做电磁感应现象在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流1首先发现电磁感
2、应现象的科学家是奥斯特()2电磁感应现象是把电转变为磁的过程()3电磁感应是一种在变化、运动过程中才会出现的现象()研究磁生电的科学家很多，为什么没有成功？【提示】很多科学家在实验中没有注意到磁场的变化、导体与磁场之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违背了能量转化与守恒定律1821年，英国科学家法拉第评价奥斯特的发现：“他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明”1822年，法拉第在一篇日记中写下了要“由磁生电”的豪言壮语探讨1：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？【提示】奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引发磁
3、针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”探讨2：法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，法拉第由此领悟到了什么？【提示】多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象他立即领悟到：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应1从“电生磁”到“磁生电”(1)自1820年奥斯特发现了电流的磁效应后，许多科学家就想到了利用磁场来获得电流，并为之做了很多的努力，但都未获得成功(2)很多科学家在利用磁场来获得电流的过程中经历了很多次失败，其主要原因是思想意识问题，即没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来2电磁感应现象和电流磁效应
4、的关系电磁感应现象电流磁效应关系由磁得到电的现象电流产生磁场电能够生磁，磁能够生电1首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是()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【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【答案】D2下列选项中属于电磁感应现象的是() 【导学号：68312000】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【解析】电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错
5、误；通电导体在磁场中受到安培力作用，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【答案】C3下列现象中属于电磁感应现象的是() 【导学号：68312001】A磁场对电流产生力的作用B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场【解析】选项A是通电导体在磁场中受到安培力作用，不属于电磁感应现象；选项B是利用磁场产生电流，是电磁感应现象；选项C是铁磁性物质在磁场中被磁化，内部的分子电流方向在外磁场的作用下趋于一致
6、，但不属于利用磁场产生电流，所以它也不属于电磁感应现象；选项D是电流的磁效应，是电磁感应的逆效应【答案】B(1)电磁感应现象是磁生电现象.(2)电生磁的现象不属于电磁感应现象.探 究 感 应 电 流 产 生 的 条 件1能够产生感应电流的三个典型的实验是(1)条形磁铁和线圈发生相对运动(2)闭合电路中导体切割磁感线(3)改变原线圈中电流，在副线圈中产生感应电流2法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为(1)变化的电流(2)变化的磁场(3)运动的磁铁(4)在磁场中运动的导体等3实验结论只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流1只要闭合线圈做切割磁感线运动，就一定能产生感应电流()
7、2当导体棒切割磁感线时，就一定会发生电磁感应现象()3闭合线圈和磁场发生相对运动时，一定能产生感应电流()如图111所示，把一条大约10 m长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？图111【提示】闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中有感应电流产生当两个同学迅速摇动电线时，相当于闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，因此可以发电当摇动电线的方向与地磁场平行时无感应电流，而当摇动电线的方向与地磁场垂直时产生的感应电流最大地磁场是沿南北方向的，故当摇动电线的两个同学
8、东西方向站立时，发电的可能性最大通过如图112所示的实验，得到产生感应电流的方法图112(1)线圈不动，条形磁铁上下、左右(小幅度)运动(2)条形磁铁不动，线圈上下、左右(小幅度)运动探讨1：以上操作中，线圈的磁通量是否变化？【提示】变化探讨2：能引起线圈的磁通量变化的因素有哪些？【提示】引起磁通量变化的原因有：磁感应强度B发生变化；闭合电路的面积发生变化；磁感应强度B和线圈平面的夹角发生变化探讨3：磁通量有正负吗？它是矢量吗？【提示】磁通量有正负，但它是标量计算时用多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向即一般最终结果取正值1明确基本规律(1)不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生
9、变化，闭合电路中就有感应电流产生，这种现象叫电磁感应现象(2)感应电流产生的条件：电路为闭合回路；穿过闭合回路的磁通量要发生变化，两个条件必须同时具备2判断有无感应电流的一般方法分析是否产生感应电流，关键是要分析穿过闭合线圈的磁通量是否发生变化，而分析磁通量是否有变化，关键要知道磁感线是如何分布的所以在做这类题时应注意：(1)熟记条形磁铁和蹄形磁铁内、外磁感线分布的立体形状，它是解决问题的基础(2)学会找特殊位置并分析其变化利用磁感线判断磁通量的变化：若线圈所包围的磁感线穿过线圈平面的方向相同时，条数增加，磁通量增加；若穿过线圈平面的磁感线方向相反时，某一个方向是多数的磁感线条数增加，则磁通量
10、增加，某一个方向是少数的磁感线条数增加，则磁通量减少总之，要用穿过线圈磁感线的净条数的增、减判断磁通量的变化，要用多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向3磁通量变化的几种情况根据磁通量的计算公式BSsin (其中为闭合电路所围成的平面与磁感线之间的夹角)，因此决定磁通量的因素有三个方面，B、S、的变化都会导致磁通量的变化，从而使闭合电路产生感应电流(1)由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，即S不变B变化当条形磁铁的N极向下插入(离开)线圈时(如图113所示)，由于离N极近处的磁感应强度B较强，使得线圈内部空间的磁感应强度变大(小)，而线圈所包围的面积不变，导致线圈中的磁通量增
11、大(减少)，从而在闭合线圈内产生感应电流图113(2)由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量变化，即B不变S变化如图114所示，金属导体框架处在匀强磁场中，当导体棒ab左右滑动时，由于ab左右滑动使闭合回路的面积变化，引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路产生感应电流图114(3)当线圈平面与磁场方向的夹角发生变化时，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积SSsin 发生变化，从而引起穿过线圈平面的磁通量发生变化，即B、S不变，变化如图115所示，在匀强磁场中，有闭合矩形线圈abcd，可绕垂直于磁感线的固定轴OO转动在转动中，由于线圈平面与磁感线方向的夹角不断地变化，所以穿过线圈平面的磁通量也
12、在不断变化，从而在线圈中产生感应电流图1154有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动图中能产生感应电流的是() 【导学号：68312002】图【解析】A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生，故A错B、C、D中线圈均在切割磁感线，即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生故B、C错，D对【答案】D5.如图116所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，它们的磁通量分别为a、b、c，下列说法中正确的是() 【导学号：68312003】图116Aa
13、bbcCaccb【解析】当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此，根据合磁通量的计算，应该是：abc.【答案】B6如图117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()图117A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【解析】根据法拉第对产生感应电流的概括，A，C，D中符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象；B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【答案】B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，取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是取决于回路中有无磁通量(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
