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1、电磁感应现象及应用人教版高中物理 必修3新知导入我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？今天我们就来研究产生感应电流的方法。新知讲解一、划时代的发现1.电能生磁奥斯特发现通电导线能使小磁针偏转，即电流的磁效应，这样有关电与磁关系的崭新研究领域洞开在人们面前，激发了科学家们的探索热情。思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？SNI新知讲解2.磁能生电英国科学家法拉第敏锐地觉察到，磁与电流之间应该有联系。他在1822年的日记中写下了“由磁产生电”的设想。他做了
2、多次尝试，经历了一次次失败，但他坚信电与磁有联系，经十年努力，终于发现磁能生电。法拉第英国物理学家、化学家新知讲解3.法拉第的“磁生电”实验1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上如下图，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”。当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。法拉第从中领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第用过的线圈SBAG新知讲解于是，他又设计并动手做了几十个实验，使深藏不露的各种“磁生电”的现象显现而出。他把这些“磁生电”现象定名为电磁感应，产生的电流叫作感应电流。电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门
3、统一学科的诞生。新知讲解二、产生感应电流的条件思考与讨论1：如图所示，金属棒 AB 静止或沿着磁感线运动时，电路中有没有感应电流产生？金属棒 AB怎样运动才产生感应电流？BACD金属棒 AB 静止或沿着磁感线运动时，电路中没有感应电流产生。只有 AB 向右或向左切割磁感线时才产生感应电流。新知讲解思考与讨论2:AB 切割磁感线时，磁场发生变化了吗？发生变化的是什么？那么，与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢？CDBA磁场没有变化，变化的只有闭合电路 ABCD 的面积。也就是说，穿过电路 ABCD 的磁通量发生了变化。感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢？下面我们通过实验来研究这个问题。新知讲解
4、实 验 探究感应电流产生的条件1.实验器材线圈A、线圈B、学生电源、变阻器、开关、电流表。AB实验装置新知讲解2.实验步骤（1）按图连接实验装置，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。（2）开关闭合或断开瞬间，观察与线圈B连接到电流表指针有无摆动。（3）开关闭合时，滑动变阻器不动，观察电流表指针有无摆动。（4）开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针有无摆动。新知讲解开关和变阻器的状态线圈 B 中是否有电流开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变阻器不动开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有电流产生有电流产生有电流产生无电流产生
5、新知讲解思考：由实验现象可知迅速移动滑动变阻器的滑片或开关的闭合、断开瞬间线圈 B 中有感应电流，穿过线圈 B 的磁通量发生了变化吗？参考答案：线圈 B 的磁通量发生了变化。线圈 A 中的电流迅速变化，产生的磁场的强弱也在迅速变化，又由于两个线圈套在一起，所以线圈 B 内的磁场强弱也在迅速变化。这种情况下，穿过线圈 B 的磁通量也发生了变化，线圈 B 中有感应电流。甲乙ABAB思考讨论：你能总结引起磁通量发生变化有哪些因素吗？（1）由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化。（2）磁场不变，由于闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化。（3）闭合回路的磁场和面积S同时发生变化而引起磁通量的变化
6、。（4）闭合电路与磁场间的夹角发生变化而引起磁通量的变化。实验结论：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。新知讲解新知讲解针对练习：关于感应电流，下列说法中正确的是（）A只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流 B只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流 C若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流 D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流 D新知讲解三、电磁感应现象的应用1.最早的发电机1831 年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和
7、铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指针随之摆动。这是最早的发电机。新知讲解1.根据电磁感应现象制成发电机，它开辟了人类社会的电气化时代。2.生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的。发电机变压器电磁炉新知讲解三峡电站一台发电机的转子新知讲解 STSE 法拉第与电气化时代法拉第出生于英国的一个铁匠家庭，曾经在一家书店当过学徒。1813 年，22 岁的法拉第毛遂自荐，成了著名化学家戴维的助理实验员。法拉第看到，伏打电池昂贵、产生的电流小，而自然界中有不少天然磁石。如果可以由磁产生电流，就能获得廉价的电力。他说：“我因为对当时产生
8、电的方法感到不满意，因此急于发现磁与感应电流的关系，觉得电学在这条路上一定可以充分发展。在 10 年的探索中，法拉第遭遇了多次失败。在他当年的日记中“未显新知讲解示作用”“毫无反应”“不行”等词语，记录着艰苦的探索历程。他还认为电磁相互作用是通过介质来传递的，并把这种介质叫作“场”，他还以惊人的想象力创造性地用“力线”（即现代物理学中的“磁感线”）形象地描述“场”的物理图景。法拉第鄙视金钱、地位和权势。他谦虚、朴实、安于清贫，谢绝了皇家学会会长、皇家研究院院长、伦敦大学教授等职位和头衔，也不肯接受贵族爵位。课堂练习1.对电流磁效应的对称性思考或逆向思维，人们提出的问题是（）A摩擦产生热 B电流
9、产生磁 C静电感应 D磁体产生电流 D课堂练习2.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴，线圈怎样运动才能使其产生感应电流（）A线圈向右匀速移动 B线圈向右加速移动 C线圈垂直于纸面向里平动 D线圈绕O1O2轴转动 DO1O2a bd c课堂练习3.法拉第最初发现“电磁感应现象”的实验情景简化如图所示，在正确操作的情况下，得到符合实验事实的选项是（）A闭合开关的瞬间，电流计指针无偏转 B闭合开关稳定后，电流计指针有偏转 C通电状态下，断开与电源相连线圈的瞬间，电流计指针有偏转 D将绕线的铁环换成木环后，闭合或断开开关瞬
10、间，电流计指针无偏转。C课堂练习4.处于恒定匀强磁场中的闭合线圈，在下列运动状态中一定能产生感应电流的是（）A匀速运动 B与磁场发生相对运动 C切割磁感线运动 D绕垂直磁场的轴翻转 D拓展提高1如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上开关后（）BA灵敏电流计指针一直在右边某一位置保持不动 B线圈A插入线圈B后将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时灵敏电流计指针向右偏转一下 C将线圈A迅速抽出线圈B时，灵敏电流计指针将向右偏转一下 D线圈A插入线圈B后，将开关断开，灵敏电流计指针将向右偏转一下 拓展提高2.把矩形闭合线圈abcd放在匀强磁场里，
11、线圈平面与磁感线平行，如图所示。下列能使线圈中产生感应电流的运动是（）A让线圈沿磁感线方向加速运动 B让线圈垂直纸面方向匀速运动 C让线圈以bc边为轴作匀速转动 D让线圈以ab边为轴作匀速转动Ca bcdB拓展提高3.下列说法正确的是（）A电容器是一种储存电荷的装置 B避雷针是用来防止静电的 C电感器应用了电流的热效应 D电磁炉应用了电磁感应现象 A、B、D课堂总结1.电磁感应的发现是划时代的发现。2.当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。3.电磁感应现象的应用：发电机、压器、电磁炉。板书设计一、划时代的发现1.电磁感应的发现是划时代的发现二、产生感应电流的条件当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。三、电磁感应现象的应用发电机、压器、电磁炉