資源簡介

(共48張PPT)
第十三章　電磁感應與電磁波初步
3　電磁感應現象及應用
1.知道什么是電磁感應現象.
2.通過實驗探究產生感應電流的條件.
3.了解電磁感應現象的應用.
學習目標
一、劃時代的發現
知識梳理
1.“電生磁”的發現
1820年，丹麥物理學家 發現了電流的磁效應.
2.“磁生電”的發現
1831年，英國物理學家 發現了電磁感應現象.
3.電磁感應
法拉第把他發現的磁生電的現象叫作電磁感應，產生的電流叫作 .
奧斯特
法拉第
感應電流
1.實驗：探究感應電流產生的條件
探究一：如圖1甲實驗中，讓導體棒在磁場中保持相對靜止時或者平行于磁場運動時，無論磁場多強，閉合電路中都 電流，當導體ab做___________運動時，閉合回路中有電流產生.
二、產生感應電流的條件
圖1
沒有
切割磁感線
探究二：如圖乙，當螺線管A的電流不變時，螺線管B所在的回路中_____電流產生；當螺線管A的電流 時，螺線管B所在回路中就有了電流.
2.產生感應電流的條件：當穿過閉合導體回路的 時，閉合導體回路中就產生感應電流.
沒有
變化
磁通量發生變化
1.判斷下列說法的正誤.
(1)只要閉合電路內有磁通量，閉合電路中就有感應電流產生.(　　)
(2)穿過螺線管的磁通量發生變化時，螺線管內部就一定有感應電流產生.(　　)
(3)閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時，電路中會產生感應電流.(　　)
(4)不論電路是否閉合，只要電路中磁通量發生變化，電路中就有感應電流.(　　)
即學即用
×
×
√
×
2.如圖2所示，條形磁鐵A沿豎直方向插入線圈B的過程中，電流表G的指針________(選填“不偏轉”或“偏轉”)；若條形磁鐵A在線圈B中保持不動，電流表G的指針________(選填“不偏轉”或“偏轉”).
圖2
偏轉
不偏轉
磁通量的變化大致可分為以下幾種情況：
(1)磁感應強度B不變，有效面積S發生變化.如圖3(a)所示.
(2)面積S不變，磁感應強度B發生變化.如圖(b)所示.
(3)磁感應強度B和面積S都不變，它們之間的夾角發生變化.如圖(c)所示.
一、磁通量的變化
重點探究
圖3
例１　磁通量是研究電磁感應現象的重要物理量，如圖4所示，通有恒定電流的導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉到位置2，設先后兩次通過線框的磁通量變化量的大小分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.無法確定
√
圖4
解析　設在位置1時穿過閉合線框的磁通量大小為Φ1，在位置2時穿過閉合線框的磁通量大小為Φ2，導線MN中的電流產生的磁場在位置1處的磁感應強度比在位置2處強，故Φ1>Φ2.
將閉合線框從位置1平移到位置2，穿過閉合線框的磁感線方向不變，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；
將閉合線框從位置1繞cd邊翻轉到位置2，穿過閉合線框的磁感線反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原來磁感線穿過的方向為正方向，則后來從另一面穿過的方向為負方向)，ΔФ1＜ΔФ2，故C正確.
針對訓練1　磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數”.在圖5所示磁場中，S1、S2、S3為三個面積相同的相互平行的線圈，穿過S1、S2、S3的磁通量分別為Φ1、Φ2、Φ3，且都不為0.下列判斷正確的是
A.Φ1最大 B.Φ2最大
C.Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等
√
圖5
解析　由于磁通量可以理解為穿過一個閉合電路的磁感線的條數的多少，從題圖中可看出穿過S1的磁感線條數最多，所以Φ1最大，故A正確，B、C、D錯誤.
二、產生感應電流的條件
1.實驗：探究感應電流產生的條件
(1)實驗一：如圖6所示，導體棒AB做切割磁感線運動時，線路中________電流產生，而導體棒AB順著磁感線運動時，線路中________電流產生.(均選填“有”或“無”)
圖6
有
無
(2)實驗二：如圖7所示，當條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中________電流產生，但條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中________電流產生.(均選填“有”或“無”)
圖7
有
無
(3)實驗三：如圖8所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S閉合或斷開時，電流表中________電流通過；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中________電流通過；而開關S一直閉合，滑動變阻器的滑動觸頭不動時，電流表中________電流通過.(均選填“有”或“無”)
有
無
圖8
有
(4)歸納總結：
實驗一中：導體棒做切割磁感線運動，回路的有效面積發生變化，從而引起了磁通量的變化，產生了感應電流.
實驗二中：磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中的磁場發生變化，從而引起了磁通量的變化，產生了感應電流.
實驗三中：開關閉合、斷開或滑動變阻器的滑動觸頭移動時，小螺線管A中電流變化，從而引起穿過大螺線管B的磁通量變化，產生了感應電流.
三個實驗共同特點是：產生感應電流時閉合回路的磁通量都發生了變化.
2.感應電流產生條件的理解
不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發生變化這兩個條件，就必然會產生感應電流；反之，只要產生了感應電流，那么電路一定是閉合的，且穿過該電路的磁通量也一定發生了變化.
例2　(多選)下圖中能產生感應電流的是
√
√
解析　A選項中，電路沒有閉合，無感應電流；
B選項中，面積增大，通過閉合電路的磁通量增大，有感應電流；
C選項中，穿過圓環的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應電流；
D選項中，穿過閉合電路的磁通量減小，有感應電流.
規律總結
判斷是否產生感應電流的技巧
1.電路閉合和磁通量發生變化是產生感應電流的兩個條件，二者缺一不可.
2.磁通量發生變化，其主要內涵體現在“變化”上，磁通量很大，若沒有變化，也不會產生感應電流.若開始時磁通量雖然是零，但是磁通量是變化的，仍然可以產生感應電流.
針對訓練2　(多選)如圖9所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線管附近的銅質閉合線圈A中產生感應電流的是
A.開關S閉合的瞬間
B.開關S閉合后，電路中電流穩定時
C.開關S閉合后，滑動變阻器滑片滑動的瞬間
D.開關S斷開的瞬間
圖9
√
√
√
針對訓練3　在選項圖所示的條件下，閉合矩形線圈能產生感應電流的是(磁場范圍足夠大)
√
解析　A項圖中，因為線圈平面平行于磁感線，在以OO′為軸轉動的過程中，線圈平面始終與磁感線平行，穿過線圈的磁通量始終為零，所以無感應電流產生，A錯誤；
B項圖中，線圈平面也與磁感線平行，穿過線圈的磁通量為零，豎直向上運動過程中，線圈平面始終與磁感線平行，磁通量始終為零，故無感應電流產生，B錯誤；
C項圖中，盡管線圈在轉動，B始終垂直于S，但B與S都不變，所以Φ＝BS始終不變，則線圈中無感應電流，C錯誤；
D項圖中，圖示狀態Φ＝0，當轉過90°時Φ＝BS，所以轉動過程中穿過線圈的磁通量在不斷地變化，因此轉動過程中線圈中產生感應電流，D正確.
1.(電磁感應現象的認識)下列現象中，屬于電磁感應現象的是
A.通電線圈在磁場中轉動
B.閉合線圈在磁場中運動而產生電流
C.磁鐵吸引小磁針
D.小磁針在通電導線附近發生偏轉
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隨堂演練
√
解析　B中閉合線圈在磁場中由于磁通量的變化而產生電流的現象叫電磁感應，B正確；
A中通電線圈在磁場中轉動是因為受磁場力作用，A錯誤；
D中小磁針在通電導線附近發生偏轉是電流的磁效應，D錯誤；
C中磁鐵吸引小磁針是磁場的作用，C錯誤.
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2.(磁通量的變化)如圖10所示，一環形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側A點運動到磁鐵S極的右側B點，A、B兩點關于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環形線圈的磁通量將
A.先增大，后減小
B.先減小，后增大
C.先增大，后減小、再增大，再減小
D.先減小，后增大、再減小，再增大
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√
圖10
3.(產生感應電流的條件)(多選)某學生做觀察電磁感應現象的實驗時，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖11所示的實驗電路，閉合開關，下列說法正確的是
A.線圈A插入線圈B的過程中，有感應電流
B.線圈A從線圈B中拔出過程中，有感應電流
C.線圈A停在線圈B中，有感應電流
D.線圈A拔出線圈B的過程中，線圈B的磁通量在減小
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√
√
圖11
解析　由感應電流產生的條件知A、B選項正確，C項錯誤；
在線圈A拔出線圈B的過程中，線圈B的磁通量減小，D選項正確.
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4.(產生感應電流的條件)(多選)如圖12所示，豎直放置的長直導線通有恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下列情況中線框產生感應電流的是
A.導線中的電流變大
B.線框向右平動
C.線框向下平動
D.線框以AB邊為軸轉動
√
圖12
√
√
4
考點一　電磁感應現象的發現及認識
1.首先發現電流的磁效應和電磁感應的物理學家分別是
A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次
C.奧斯特和安培 D.奧斯特和法拉第
√
基礎對點練
課時對點練
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解析　1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應；
1831年，英國物理學家法拉第發現了電磁感應現象，選項D正確.
2.在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是
A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成閉合回路，然后觀察電流表示數的變化
B.在通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，一段時間后觀察電流表
　示數的變化
C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形
　磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表示數的變化
D.繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或
　斷電的瞬間，觀察電流表示數的變化
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解析　同時滿足電路閉合和穿過電路的磁通量發生變化這兩個條件，電路中才會產生感應電流，A、B選項都不會使電路中的磁通量發生變化，并不滿足產生感應電流的條件，故A、B錯誤；
磁鐵插入線圈時，雖有短暫電流產生，但未能及時觀察，故C錯誤；
在給線圈通電、斷電瞬間，會引起穿過另一線圈的磁通量發生變化，產生感應電流，故D正確.
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考點二　磁通量變化情況的判斷
3.如圖1所示，虛線框內有勻強磁場，大環和小環是垂直于磁場方向同心放置的兩個圓環，分別用Φ1和Φ2表示穿過大、小兩環的磁通量，則有
A.Φ1>Φ2 B.Φ1<Φ2
C.Φ1＝Φ2 D.無法確定
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圖1
解析　對于大環和小環來說，磁感線的凈條數相同，故C正確.
4.如圖2所示，在同一平面內有四根彼此絕緣的直導線，分別通有大小相同、方向如圖所示的電流，要使由四根直導線所圍成的面積內的磁通量增加，則應切斷哪一根導線中的電流
A.切斷i1 B.切斷i2
C.切斷i3 D.切斷i4
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圖2
解析　根據安培定則判斷出四根通電直導線中電流在所圍面積內的磁場方向，可知只有i4中電流產生的磁場垂直于紙面向外，則要使磁通量增加，應切斷i4.
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5.如圖3所示，固定的長直導線中通有恒定電流，一矩形線框從abcd位置向右平移到a′b′c′d′位置的過程中，關于穿過線框的磁通量情況，下列敘述正確的是 (線框平行于紙面且與導線相互絕緣)
A.一直增加
B.一直減少
C.先增加后減少
D.先增加，再減少到零，然后再增加，
　最后再減少
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圖3
解析　離導線越近，磁場越強，當線框從左向右靠近導線的過程中，穿過線框的磁通量增大，當線框跨在導線上向右平移時，磁通量減小，當導線在線框正中央時，磁通量為零，從該位置向右平移，磁通量增大，當線框離開導線向右平移的過程中，磁通量減小，故D正確.
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考點三　有無感應電流的判斷
6.(多選)下列情況中都是線框在磁場中做切割磁感線運動，其中線框中有感應電流的是
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解析　A中導體雖然“切割”了磁感線，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發生變化，沒有感應電流.B中線框的一部分導體“切割”了磁感線，穿過線框的磁感線條數越來越少，線框中有感應電流.
C中雖然與A近似，但由于是非勻強磁場，運動過程中，穿過線框的磁感線條數增加，線框中有感應電流.
D中線框盡管是部分切割，但磁感線條數不變，無感應電流.故選B、C.
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7.(多選)如圖4所示，水平面內有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長直導線，以它們為坐標軸構成一個平面直角坐標系.四個相同的圓形閉合線圈在四個象限內完全對稱地放置，兩直導線中的電流大小與變化情況相同，電流方向如圖所示，當兩直導線中的電流都增大時，四個線圈a、b、c、d中感應電流的情況是
A.線圈a中有感應電流
B.線圈b中有感應電流
C.線圈c中無感應電流
D.線圈d中無感應電流
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圖4
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解析　由安培定則可判斷出兩通電直導線產生的磁場在Ⅰ象限中方向相同，在Ⅲ象限中方向也相同，當兩直導線中的電流都增大時，線圈a、c中磁通量增大，產生感應電流，選項A正確，C錯誤.
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利用對稱性和安培定則可判斷出兩通電直導線產生的磁場在Ⅱ象限中方向相反，在Ⅳ象限中方向也相反，且線圈b、d中的磁通量為零，當兩直導線中的電流都增大時，線圈b、d中的磁通量仍為零，線圈b、d中無感應電流，選項B錯誤，D正確.
8.如圖5所示，矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強磁場內，一半在勻強磁場外.下述操作中能使線圈中產生感應電流的是
A.以bc為軸轉動45°
B.以ad為軸轉動45°
C.將線圈向下平移
D.將線圈向上平移
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圖5
9.如圖6所示，一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內，螺線管的中心線恰好和線圈的一條直徑MN重合.要使線圈a中產生感應電流，可采用的方法有
A.使螺線管在線圈a所在平面內轉動
B.使螺線管中的電流發生變化
C.使線圈a以MN為軸轉動
D.使線圈a以與MN垂直的直徑為軸轉動
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能力綜合練
圖6
解析　題圖所示位置，線圈a所在平面與磁感線平行，穿過線圈的磁通量為零，當按A、B、C所述方式變化時，磁通量不變，不產生感應電流；
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按D所述方式變化時，由于線圈a與磁場夾角變化引起磁通量變化，能夠產生感應電流，故選D.
10.(多選)如圖7所示，線圈Ⅰ和線圈Ⅱ繞在同一個鐵芯上，下列情況中能引起電流計指針偏轉的是
A.閉合開關瞬間
B.開關閉合穩定后
C.開關閉合穩定后移動滑動變阻器的滑片
D.斷開開關瞬間
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圖7
√
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解析　開關閉合瞬間，線圈Ⅰ中電流從無到有，穿過線圈Ⅱ的磁通量也從無到有，線圈Ⅱ中產生感應電流，電流計指針偏轉，故A正確；
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開關閉合穩定后，線圈Ⅰ中電流穩定不變，穿過線圈Ⅱ的磁通量穩定不變，線圈Ⅱ中無感應電流產生，電流計指針不發生偏轉，故B錯誤；
開關閉合穩定后，移動滑動變阻器的滑片，線圈Ⅰ中的電流變化，穿過線圈Ⅱ的磁通量也發生變化，線圈Ⅱ中有感應電流產生，電流計指針偏轉，故C正確；
開關斷開瞬間，線圈Ⅰ中電流從有到無，穿過線圈Ⅱ的磁通量也從有到無，線圈Ⅱ中有感應電流產生，電流計指針偏轉，故D正確.
本課結束

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