物理人教版2019必修第三册13.3 电磁感应现象及其应用（共44张ppt）

(共44张PPT)
§13.3 电磁感应现象及其应用
第十三章 电磁感应与电磁波初步
英国物理学家法拉第
情景引入
丹麦物理学家奥斯特
一、奥斯特圆梦“电生磁”
法物理学家安培
英国物理学家托马斯·杨
法物理学家库仑
1、电与磁有联系吗？19世纪20年代之前的“偏执”
二者显然肯定是独立的，无关的
丹麦物理学家奥斯特
德国哲学家康德
1、电与磁有联系吗？
我坚信：电与磁是有关联的。我一定要找到她！
各种自然现象之间是相互联系和相互转化的！
物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。
2、奥斯特“碰巧”发现了:电流磁效应
电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切相连的。在1820年4月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动了。随后的实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应。
电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系。
解释奥斯特实验
3、电流磁效应：发现的意义
①突破了电、磁无关的思维定势；
②前所未有地拓宽了物理学研究的视野；
③增强了人们对固有观念的怀疑精神和推翻固有权威成见的自信力.
法拉第心系“磁生电”
寻梦
奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
——对称性的思考……
电
电
静电感应
磁
磁
磁化
电
磁
电流磁效应
磁
电
感应
法拉第
二、法拉第心系“磁生电”
1、艰难的探索：众多物理学家“浅尝则止”
伟大安培的尝试：
G
_
+
将磁铁放在闭合回路旁边
将通电直导线放在闭合回路旁边
2、法拉第：历经10年，“痴”心不改
“试验－失败－再试验”：屡战屡败、屡败屡战……
G
_
+
一段通电直导线放在另一段直导线旁边
未通电直导线放在另一段通电线圈内部
G
_
+
通电直导线放在不通电线圈内部
G
_
+
开关
电池组
电流计
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。
1831年8月29日
进一步地思考和探索：
进一步地思考和探索：
铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条件吗？
铁芯
法拉第另一个成功实验：
G
_
+
法拉第：“一朝顿悟”
磁生电是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
深入探究的真谛
铁心
木筒
变化的电流
运动的磁铁
在磁铁中运动的导体
变化的磁场
由磁得到电的现象叫电磁感应。
电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。
电磁感应不是稳态效应，而是动态效应。
法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成五类：
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
“磁生电”现象的本质特征是：
变化、运动
法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来.
实验器材：
蹄(条)形磁铁、导体棒、大小螺线管、线圈、灵敏电流计、导线、开关、滑动变阻器等
G
三、探究“磁生电”现象
S
N
G
－
＋
+
N
S
竖直运动
水平运动
实验一：探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流
实验操作 实验现象 (有无电流) 我们的结论一
导体棒向水平运动
导体棒静止
导体棒竖直运动
有
无
闭合电路部分导体做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生，不切割磁感线，电路中无电流产生。
无
G
－
＋
+
N极插入
N极抽出
S极插入
S极抽出
实验二：探究磁铁在螺线管中运动是否产生感应电流
S
N
S
N
实验操作 实验现象(指针方向) 我们的结论二
N极插入线圈
N极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极插入线圈
S极停在线圈中
S极从线圈中抽出
有，方向向右
无
有，方向向左
有，方向向左
无
有，方向向右
只有磁铁相对螺线管运动时，闭合电路中有感应电流产生，磁铁相对螺线管静止时，无感应电流；　
条形磁铁的磁场
通电螺线管的磁场
替换后实验！
实验认知
G
－
＋
+
实验三：模仿法拉第的实验
+
-
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合,迅速移动滑片
闭合开关，断开开关，开关闭合和断开瞬间，指针摆动。表明产生了感应电流
闭合开关后，A中电流不变时，电流表指针不动。B中无感应电流。移动滑动变阻器的滑片。A中电流变化，电流表指针摆动，表明线圈B中有感应电流。
实验三：模仿法拉第的实验
实验操作 实验现象 （线圈B中有无电流） 我们的结论三
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片
有，方向向右
有，方向向左
无
有
当大螺线管中的磁感应强度B发生变化时，闭合电路中有感应电流产生
1.模型归类
①切割类
②变化类
四、分析论证
2.条件分析
B不变，S变
S不变，B变
Δ Φ=BΔS
Δ Φ=SΔB
ΔΦ 变！
相对运动
磁场变化
磁铁插入与抽出
线圈A中电流变化
感应电流产生的条件是：
①回路要闭合
②穿过回路的磁通量发生变化
磁通量变化包括：
①B不变，S变化
②S不变，B变化
③B、S不变，B、S的夹角变化
④B、S都变化
3.归纳总结
法拉第于1831年制作出了第一台能稳定产生少量电流的发电机
五、电磁感应现象的应用
圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。
　　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？”
三峡水电站发电机转子
五、电磁感应现象的应用
手机无线充电
例题1
如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。当探测线圈靠近金属物体时,在金属探测器中就会产生电流,如果能检测出这种变化,就可以判定探测线圈附近有金属物体了。下图中能反映出金属探测器工作原理的是(　　)
B
例题2
如图所示,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。下述操作中能使线圈中产生感应电流的是(　　)
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
B
判断下列说法的正误
（1）发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第。 （ ）
（2）奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁的认识。（ ）
（3）引起感应电流的五类原因都与变化和运动有关。 （ ）
（4）电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类电气化时代。 （ ）
课堂练习
五：创造性的思维
为什么以往的实验都失败了？
　　法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现！
思维定势
课堂小结
1.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
小试牛刀
小试牛刀
1.以下四幅图所示的实验中，能够揭示电磁感应现象的是（　　）
C
A
D
C
B
小试牛刀
2.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.发现电磁感应现象的科学家是奥斯特,发现电流磁效应的科学家是法拉第
B.奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性
C.产生感应电流的原因都与变化或运动有关
D.电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法,开辟了人类的电气化时代
CD
小试牛刀
3.如图所示的下列实验中,有感应电流产生的是(　　)
C
4．如图是观察电磁感应现象的实验装置。闭合开关，下面措施中，灵敏电流计指针没有偏转的是（　　）
A．将线圈M快速插入线圈N中
B．将线圈M快速从线圈N中抽出
C．快速移动滑动变阻器的滑片
D．将线圈M静置于线圈N中
D
小试牛刀
5．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（　　）
A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
C
小试牛刀
从此人类进入了电气化时代：壮美的都市夜景