資源簡介

(共34張PPT)
人教版（2019）物理必修三
課名： 電磁感應現象及應用
高一年級下學期
課堂引入
實驗：實驗室的門上掛有線圈，線圈兩端與電流傳感器、計算機連接，形成閉合回路。電流傳感器可以顯示出電流隨時間的變化規律。
那么，切割磁感線是產生感應電流的唯一方法嗎 還有其他方法嗎 這些方法有什么內在聯系
當一名同學連續開關門時，你
看到了什么現象？
物理原理是什么？
中物理
第3節 電磁感應現象及應用
焦作市第一中學 王學武
1.認識電磁感應現象發現的歷程，體會電磁相互轉化的思想。
2.通過實驗觀察、歸納分類，總結感應電流的產生條件；并會用感應電流的產生條件判斷回路中是否產生感應電流。
3.領會科學家在對自然現象、自然規律的探究中所體現出的不怕困難、勇于面對挫折的精神品質；體會物理與生產生活的緊密聯系。
學習目標
一、劃時代的發現
奧斯特發現的電流的磁效應，震動了整個科學界，人們從電流磁效應的對稱性角度，開始思考如下的問題∶既然電流能夠引起磁針的運動，那么，為什么不能用磁體使導線中產生電流呢
一、劃時代的發現
G
_
+
將磁鐵放在閉合回路旁邊
將通電直導線放在閉合回路旁邊
艱難的探索
牛人安培的嘗試：
法拉第：屢戰屢敗、屢敗屢戰……
G
_
+
一段通電直導線放在另一段直導線旁邊
艱難的探索
未通電直導線放在另一段通電線圈內部
G
_
+
歷經10年,
“癡”心不改
在倫敦的一家科學檔案館里，陳列著英國物理學家法拉第寫了十年的一本日記。這本日記非常奇特：
第一頁上寫著：“對!必須轉磁為電。”
以后，每一天的日記除了寫上日期之外，都是寫著同樣一個詞：“NO。”從1822年直到1831年，整整十年，每篇日記都是如此。
只是在這本日記的最后一頁，才改寫上了一個新詞：“Yes。”
這是怎么回事
日記
艱難的探索
法拉第第一個成功實驗：十年失敗，一朝頓悟
開關
電池組
電流計
法拉第線圈：與160年后出現的現代變壓器出奇的相似，現已成為著名的科學文物。
一、劃時代的發現
五類“磁生電”現象：
變化的電流
變化的磁場
運動的恒定電流
運動的磁鐵
在磁場中運動的導體
“磁生電”現象的本質特征是：變化、運動
法拉第發現的電磁感應使人們對電和磁內在聯系的認識更加完善，宣告了電磁學作為一門統一學科的誕生，為電磁學的發展作出了重大貢獻同時也推動了電氣化時代的到來。
一、劃時代的發現
從此，人類的夜晚有了更多光明。
詞一首
冬草凋零，春芽破土；
牛頓之后，法拉第出。
鐵匠之子，生于草莽之中；
然志存高遠，幸遇伯樂，終成大器；
十年磨劍，堅信磁可生電；
然遍嘗失敗，一朝電生，揚名天下。
一、劃時代的發現
法拉第
日記
從普通的磁鐵中獲得電的希望，時時激勵著我從實驗上探求電流的感應效應。
與電磁感應擦肩而過的幾位科學家
安培
科拉頓
亨利
機遇垂青于有準備頭腦的人
科學史上許多重要發現和發明，常被人們有意無意地罩上神秘的光環，似乎科學家都是呼風喚雨的魔術師。但是我們在這里看到，具有閃光思維的奧斯特和法拉第，在做出偉大發現的過程中也受著歷史局限性的束縛，也有過“可笑”的疏忽與失誤。但他們也是偉大的，也是可以學習的真實的人。
一、劃時代的發現
問題：與磁場相關的哪個物理量發生了變化，才能出現這種效應呢？
如果像法拉第所說：“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現的效應。
我們以熟悉的實驗為例展開探究——初中學習時我們就曾做過這個實驗：閉合電路的一部分導體在磁場中運動。
我們用一根導線與電流表連接，形成閉合回路，導線的一部分放置在蹄形磁鐵中。
二、產生感應電流的條件
思考與討論
AB靜止，無電流
AB沿磁感線運動，無電流
AB切割磁感線，有電流
那么，當產生感應電流時與磁場相關的哪個物理量發生了變化呢
二、產生感應電流的條件
二、產生感應電流的條件
為了便于分析，我們把剛才的實驗裝置圖畫成如右圖所示的示意圖。蹄形磁鐵內部磁場近似看作勻強磁場，切割磁感線運動的導線看作導體棒AB 。
導體棒AB切割磁感線時，磁場沒有變化，變化的只有電路ABCD的面積。
也就是說，穿過電路ABCD的磁通量發生了變化。感應電流的產生是否與磁通量的變化有關呢
二、產生感應電流的條件
為了研究這個問題，我們先來回顧磁通量的概念
C
D
Φ = B S′
Φ = B S
方法：改變投影面積、改變磁場。
問題：如何使磁通量變化？
在磁感應強度為B 的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，穿過這個面的磁通量Φ = B S
如果平面與磁場不垂直時，那么穿過這個面的磁通量Φ = B S′，S′ 是這個面在垂直于磁場方向上的投影面積。
如果感應電流的產生與磁通量的變化有關，我們要設法使磁通量變化。
二、產生感應電流的條件
剛才這個實驗就是通過切割磁感線改變回路面積，使磁通量發生變化的。
如何設計實驗驗證感應電流的產生與磁感應強度B的變化有關呢？
二、產生感應電流的條件
磁鐵的運動 實驗現象（有無電流） 分析論證
插入線圈 線圈中的磁場 變化時，線圈中有感應電流；
線圈中的磁場 不變化時，線圈中無感應電流
靜止不動
從線圈中抽出
探究2：
二、產生感應電流的條件
條形磁鐵
二、產生感應電流的條件
通電螺線管
轉換角度
G
－
＋
+
+
-
實驗操作 實驗現象 （線圈B中有無電流） 分析論證
開關閉合瞬間 線圈B中磁場 時，線圈B中有感應電流；
磁場 時，線圈B中無感應電流
開關斷開瞬間
開關保持閉合，滑動變阻器滑片不動
開關保持閉合，迅速移動滑動變阻器的滑片
開關閉合瞬間
開關斷開瞬間
開關閉合，迅速移動滑片
復原再做
二、產生感應電流的條件
切割類
變化類
1.兩種類型
二、產生感應電流的條件
2.條件分析
B不變，S變
S不變，B變
Φ=BS變
相對運動
磁場變化
二、產生感應電流的條件
切割類
變化類
結論：以上實驗及其他事實表明，只要穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流。
二、產生感應電流的條件
1.閉合回路
2.磁通量變化
正對面積S改變
磁場B的大小改變
磁場B的方向改變
Φ=BS
門附近的磁場可近似為勻強磁場，當開關門時，線圈平面與磁場的夾角變化導致正對面積發生變化，從而使穿過線圈的磁通量變化，產生感應電流。
開門發電
二、產生感應電流的條件
1.法拉第的圓盤發電機——人類第一臺發電機
三、電磁感應現象的應用
1831 年圣誕節前夕，一次科學報告會上，法拉第當眾表演了一個實驗。一個銅盤的軸和銅盤的邊緣分別連在“電流表”的兩端。法拉第搖動手柄使銅盤在磁極之間旋轉，電流表的指針隨之擺動，這是最早的發電機。
當時在場的一位貴婦人取笑地問：“先生，您發明的這個東西有什么用呢？”法拉第平靜地反問：“夫人，新生的嬰兒又有什么用呢？”
后來，根據電磁感應現象制造的最早的發電機這個新生的“嬰兒”，果然成長為電廠里巨大的發電機這一改變世界面貌的“巨人”，它開辟了人類社會的電氣化時代。
法拉第圓盤發電機
三、電磁感應現象的應用
2.三峽電站一臺發電機的轉子
當沿哪個方向站立時，發電的可能性比較大？
當兩同學沿東西方向站立時，發電的可能性比較大。
三、電磁感應現象的應用
3.搖繩發電
搖繩發電
三、電磁感應現象的應用
變壓器
電磁爐
無線充電
4.生活中的應用
課堂小結
磁生電：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體
劃時代的發現
法拉第的圓盤發電機、三峽電站一臺發電機的轉子等
電磁感應現象應用
只要穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流。
產生感應電流條件
Φ=BS變
磁通量變化
THANKS
“
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