物理人教版（2019）必修第三册13.3《电磁感应现象及应用》（共22张ppt）

(共22张PPT)
一、上节回溯
1．磁感应强度
2．匀强磁场
3．磁通量
二、知识讲解——划时代的发现
问题引入
　　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，切割磁感线是产生电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？
电生磁
二、知识讲解——划时代的发现
　　1820 年，奥斯特发现了电流的磁效应，震动了整个科学界，它证实了电现象和磁现象是有联系的。法拉第曾赞
扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，
使其充满光明。”
奥斯特(Hans Christian Oersted)1777-1851
磁生电
二、知识讲解——划时代的发现
法拉第认为：
电和磁是一对和谐对称的自然现象；
依据：
磁化和静电感应现象；
猜想：
磁铁可以感应出电流；
信念：
一定要转磁为电。
电
磁

曲折的历程
二、知识讲解——划时代的发现
实验 1：两根长 4 英寸的导线平行放置，用两张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连；
实验 2：将空心螺线管接到电池的两极，把一直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连；
实验 3：将实验 2 中的直导线与电池两极相连，螺线管与电流计连接；
实验 4：把两根导线互相缠绕着，先把其中一根的两头接到电池上通电，把另一根的两头接到电流计上。
　　法拉第在 1822 年 12 月、1825 年 11 月、1828 年 4 月做过三次集中的实验研究，均以失败告终。
二、知识讲解——划时代的发现
曲折的历程
麦克斯韦：科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经验。他们是伟大的，但并不是高不可攀的。
二、知识讲解——划时代的发现
曲折的历程
　　在长达十年的探索过程中，法拉第遭遇了多次失败，在他的日记不时出现“未显示作用”“不行”“毫无反应”等词语。1831 年 8 月 9 日，法拉第在日记中首次写下了成功的记录。
　　法拉第线圈：与 160 年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。
　　思考：铁芯和线圈 M 是产生这一效应的必要条件吗？
曲折的历程
二、知识讲解——划时代的发现
划时代的发现
　　 1831 年 11 月 24 日，法拉第提交了一个报告，他把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫作感应电流，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
　　电流的磁效应和电磁感应的发现，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
　　引起感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
二、知识讲解——划时代的发现
思考与讨论
二、知识讲解——产生感应电流的条件
　　金属棒 AB 静止时，电路中没有感应电流产生；AB 沿磁感线运动时，电路中也没有感应电流产生；只有 AB 切割磁感线时才产生感应电流。AB 切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路 ABCD 的面积。那么，与磁场有关的哪个物理量变化了？
实验
二、知识讲解——产生感应电流的条件
实验：探究感应电流产生的条件
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
产生感应电流的条件
二、知识讲解——产生感应电流的条件
　　以上的实验及其他事实表明：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。
二、知识讲解——电磁感应现象的应用
发电机
　　1831 年，一次科学报告会上，法拉第当众演示了最早的发电机，当时，有人问：“先生，您发明这个东西有什么用？”法拉第反问道：“新生的婴儿又有什么用呢？”
法拉第圆盘发电机
乌东德水电站发电机转子
电磁感应现象的应用
二、知识讲解——电磁感应现象的应用
三、小结
1．电磁感应现象：由磁场得到电流的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流；
2．产生感应电流的条件
四、练 习
1．如下图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，现况中是否产生感应电流？
(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下移动（图甲）。
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右移动（图乙）。
(3)线框绕轴转动（图丙）
答：(1)不产生；(2)不产生 ；(3)产生 ；
甲
乙
丙
四、练 习
答：由于弹簧线圈在收缩时，面积减小，磁通量减小，所以产生感应电流。
甲
乙
2．磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），然后松手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？
四、练 习
3．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置 1 穿过虚线框运动到位置 2 。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？
答：当线圈进入磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量变大，所以线圈中产生感应电流，在线圈离开磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中产生感应电流。当整个线圈都在磁场中时，由于穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中不产生感应电流。
1
2
四、练 习
4．矩形线圈 ABCD 位于通电长直导线附近，如图所示，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流 I 逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？
　　注意：长直导线中电流越大，它产生的磁
场越强；离长直导线越远，它产生的磁场越弱。
答：当线圈远离导线移动时，由于穿过线圈的磁通量不断减小，线圈中产生感应电流。当导线中的电流逐渐增大或减小的过程中，线圈所在位置的磁感应强度也逐渐增大或减小，穿过线圈的磁通量也随之增大或减小，所以线圈中产生感应电流。
四、练 习
5．把一个铜环放在匀强磁场中，使铜环的平面跟磁场方向垂直（图甲）。如果使铜环的平面沿着磁场方向移动，其中是否有感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的（图乙），是否有感应电流？为什么？
答：如果使铜环沿匀强磁场方向移动，由于穿过铜环的磁通量不发生变化，所以铜环中不产生感应电流。如果使铜环不在匀强磁场中移动，由于穿过铜环的磁通量发生变化，所以铜环中有感应电流产生。