第二节：探究电磁感应的产生条件学案
【学习目标】：
1．知道产生感应电流的条件。
2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
3．学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法
4．通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
【学习重点】：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
【学习难点】：感应电流的产生条件。
【学习方法】：实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
【实验器具】：条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，
【学习过程】：
（一）复习磁通量（φ）的概念：
什么叫磁通量？它是如何定义的？公式是怎样的？通常情况下如何表示？
（1）定义： ，用 表示。磁通量就是表示穿过这个面的 。
（2）公式：
（3）单位： 1wb= T·m2
（二）引入新课
“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。
（二）进行新课
1、实验观察
（1）闭合电路的部分导体切割磁感线
在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。
演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。
观察实验，记录现象。
表1
导体棒的运动
表针的摆动方向
导体棒的运动
表针的摆动方向
向右平动
向后平动
向左平动
向上平动
向前平动
向下平动
结论：
还有哪些情况可以产生感应电流呢？
（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
观察实验，记录现象。
表2
磁铁的运动
表针的摆动方向
磁铁的运动
表针的摆动方向
N极插入线圈
S极插入线圈
N极停在线圈中
S极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极从线圈中抽出
结论：
（3）模拟法拉第的实验
演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。
观察实验，记录现象。表3
操作
现象
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，迅速移动变阻器的滑片
结论：
2、分析论证
分组讨论，学生代表发言。
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）
演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）
3、归纳总结
请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？
教师点拨：引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为： 。
4、电磁感应中的能量转化
电有电场能，磁有磁场能，电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢？
[分析] 实验一、消耗机械能---电能(发电机 实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管(变压器
结论： 。
【课堂练习】：
1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是?（ ）
A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大
B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零
C．磁通密度越大，磁感应强度越大
D．磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量
2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是?（ ）
A．Wb/m2 B．N/A·m?
C．kg/A·s2 D．kg/C·m
3.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
4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是?（ ）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将?（ ）
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定如何变化
6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
【学生作业】书面完成P8“问题与练习”第5、6、7题；思考并回答第1、2、3、4题。
【学习札记】
第二节：探究电磁感应的产生条件同步练习
基础达标：
1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是?（ ）
A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大
B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零
C．磁通密度越大，磁感应强度越大
D．磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量
2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是?（ ）
A．Wb/m2
B．N/A·m?
C．kg/A·s2
D．kg/C·m
3.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
4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是?（ ）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将?（ ）
A．增大
B．减小
C．不变
D．无法确定如何变化
6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
7.在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。图16-1-9中，最能符合这样要求的一幅图是 （ ）
8、带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一个闭合的小线圈，小线圈和圆环在同一平面内.则下列说法正确的是（ ）
A.只要圆环转动，小线圈内就一定有感应电流产生
B.圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生
C.圆环做变速转动，小线圈内不一定产生感应电流
D.圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生
9、以下说法中正确的是（ ）
A.闭合电路的导体做切割磁感线的运动，电路中就一定有感应电流
B.整个闭合回路从磁场中出来时，闭合回路中一定有感应电流
C.穿过闭合回路的磁通量越大，越容易产生感应电流
D.穿过闭合回路的磁感线条数不变，但全部反向，在这个变化的瞬间闭合回路中有感应电流
10、如图4-2-16所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框，线框平面与磁场垂直，则穿过线框的磁通量为_________.若线框向右平移，线框中有无感应电流？_________.若将线框翻转180°，该过程磁通量的变化为_________.该过程有无感应电流？_________.若将线框绕其中一边向外转90°，磁通量的变化为_________.该过程中有无感应电流？_________.
图4-2-16 图4-2-17
11、两根长直导线平行放置，导线内通有等大的同向电流，当一矩形线框在两直导线所在的平面内从靠右侧的导线处向左侧导线平移靠近时，如图4-2-17所示，线框中磁通量的变化情况是___________，线框中有无感应电流？___________.
12、下列现象中，属于电磁感应现象的是（ ）
A.磁场对电流产生力的作用
B.变化的磁场使闭合电路产生感应电流
C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.电流周围产生磁场
能力提升
13、如图4-2-12所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外.下述过程中使线圈产生感应电流的是（ ）
图4-2-12
A.以bc为轴转动45°
B.以ad为轴转动45°
C.将线圈向下平移
D.将线圈向上平移
14、如图4-2-15所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合.要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有（ ）
图4-2-15
A.将螺线管在线圈a所在平面内转动
B.使螺线管上的电流发生变化
C.使线圈以MN为轴转动
D.使线圈以与MN垂直的一条直径为轴转动
15、如图4-2-18所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO′，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是（ ）
图4-2-18
A.当磁铁向纸面外平移时，线圈中不产生感应电流
B.当磁铁向上平移时，线圈中不产生感应电流
C.当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流
D.当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流
16、如图4-2-19所示，条形磁铁正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中，线框中的感应电流的情况是（ ）
图4-2-19
A.线框中始终无感应电流
B.线框中始终有感应电流
C.线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时无感应电流，过中部后又有感应电流
D.线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部时有感应电流，过中部后又无感应电流
17、如图4-2-20所示，导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd，下列说法正确的是（ ）
图4-2-20
A.当电阻变大时，abcd中有感应电流
B.当电阻变小时，abcd中有感应电流
C.电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，其中有感应电流
D.电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内竖直向上运动时，其中有感应电流
18、如图4-2-21所示，竖直通电直导线与闭合导线环的平面垂直，且过圆环中心，下列说法正确的是（ ）
图4-2-21
A.电流增强或减弱时，环中无感应电流
B.环竖直向上或向下运动时，环中有感应电流
C.环以导线为轴，在垂直于电流的平面内转动时，环中有感应电流
D.环以自身的任意直径为轴转动时，环中无感应电流
19、(2006全国高考理综Ⅰ)如图4-2-22,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻为R的直角形金属导轨aOb(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置.保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程：①以速率v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c,使它与Oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则（ ）
图4-2-22
A.Q1=Q2=Q3=Q4
B.Q2=Q2=2Q3=2Q4
C.2Q2=2Q2=Q3=Q4
D.Q1≠Q2=Q3≠Q4
20、矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，初位置时线圈平面与B平行，如图4-2-23所示.
图4-2-23
（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
（2）当线框沿图甲所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？
（3）当线框绕轴沿图示方向由图乙中的位置再转过60°位置时，磁通量Φ2为多少？这一过程中ΔΦ2=Φ3-Φ2为多少？
21、如图4-2-24所示，线圈A中接有电源，线圈B有一半的面积处在线圈A中，两线圈平
行但不接触，则在开关S闭合的瞬间，线圈B中有无感应电流？
图4-2-24
22、如图4-2-25所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量变化情况是_________，环内_________感应电流（选填“有”或“无”）.
图4-2-25 图4-2-26
23、如图4-2-26所示，要使L1回路中有感应电流，问下列几种情况下是什么原因导致的？
（1）接通开关S的瞬间；
（2）接通开关S后，将滑片P向左滑动；
（3）接通开关S后，将软铁芯插入L2中.
参考答案：
1、答案：CD
2、答案：ABC
3、答案：D
4、答案：C；解析：画出电流周围的磁感线分布情况。
5、答案：B
6、答案：AD；解析：都是宏观的机械运动对应的能量形式——机械能的减少，相应转化为其他形式能（如内能、电能）。能的转化过程也就是做功的过程。
7、答案：D
8、答案：D
9、答案：D
10、答案：BS 无 2BS 有 BS 有
11、答案：先减小后增大 有
12、答案：B；思路解析：根据电磁感应现象定义，只有B属于电磁感应现象.
13、答案：B
14、答案：D
15、答案：ABD；思路解析：当磁铁向下平移时，磁通量不发生变化，不产生电流，C错.
16、答案：C；思路解析：当线框向右移动时，磁通量始终改变，中部时没有磁感应强度，所以开始和后面有电流，中部无电流选C.
17、答案：ABC；思路解析：电阻不变，电流不变，磁感应强度不变，磁通量不变化，没有感应电流；线框竖直上下运动时，磁通量也不变化，没有感应电流，D错.
18、答案：AD；思路解析：根据感应电流产生的条件知A、D正确.
19、答案：A；思路解析：由Q=·Δt=·Δt==，可知，在四种移动情况下变化的面积是相同的，则磁通量的变化相同，跟移动的速度无关，跟移动的时间也无关，所以A选项正确.
20、思路解析：本题的关键是分析矩形线框的平面是否与B垂直，只有垂直时才能应用Φ=B·S，不垂直时可把面积沿与B垂直方向投影，为能清晰地观察面积与B夹角的情况，可作出其俯视图如图所示.
解：（1）当处于图甲所示位置时，从俯视图可看出没有磁感线穿过矩形线框，故Φ0=0.
（2）当绕轴（从上往下看）沿逆时针方向转动60°到a′b′位置时，线框与B的夹角θ=60°.
所以Φ2=B·Ssin60°=BS
ΔΦ1=Φ2-Φ0= BS.
（3）当再由a′b′位置逆时针转60°时，到a″b″，这时线框与B方向成120°角.
所以Φ2=B·Ssin120°=BS，ΔΦ2=Φ3-Φ2=BS-BS=0.
注意：a′b′位置和a″b″位置时，穿过线框磁通量的方向没有发生变化.
21、思路解析：将S闭合的瞬间，与线圈A组成的闭合电路有电流通过，线圈A产生的磁通量要穿过线圈B，线圈A是环形电流，其磁场不仅穿过所包围的面积，方向向外；也穿过线圈外的广大面积，方向向里，所包围的面积内磁通密度大，外围面积上的磁通密度小，对线圈B与A重合的一半面积上向外的磁通量大于另一半面积上向内的磁通量，因此线圈B所包围的总磁通量不为零，而是方向向外，也就是说在开关S闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，所以有感应电流.
答案：有感应电流
启示：接通和断开开关的瞬间，电路中的电流都发生变化，所产生的磁通量也发生变化，对线圈B来说，包围的面积有磁场的内外之分，因此做这类题时一定要搞清楚内外磁场的强弱和方向等问题.
22、思路解析：本题我们应注意到，弹簧所围成面积的磁通量是条形磁铁内部的磁感线的条数与条形磁铁外部（弹簧所围成面积内）的磁感线条数之差，这个差值等于弹簧所围面积的外部磁感线条数.
答案：减小 有
23、思路解析：①接通开关S的瞬间，L2中的电流从无到有地变化，使L1中的磁通量发生变化，产生感应电流；②接通开关S以后，将滑片P向左滑动，使L2电路中的电阻变大，电流减少，线圈L2中的磁场变弱，引起穿过L1中的磁通量减少，产生感应电流；③接通开关S后将软铁芯插入L2中，使L2中磁场增强，引起L1中的磁通量增加，产生感应电流.
