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第十三章 电磁感应与电磁波初步
章末素养提升
一、再现素养知识
物理 观念 12个 概念 1.磁场：是一种特殊的物质，对磁体或通电导体有力的作用
2.磁感线：用来形象描述磁场引入的假想的线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致
3.磁感应强度：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度
4.磁通量：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS
5.感应电流：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流
6.电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体
物理 观念 12个 概念 7.电磁波：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波
8.电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱
9.热辐射：一切物体都在辐射电磁波，且辐射强度与物体的温度有关，所以叫热辐射
10.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体
11.能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子
12.能级：原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级
物理 观念 1个 定则 1.直线电流的磁场
安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向
2.环形电流的磁场
安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向
3.通电螺线管的磁场
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向
物理 观念 1个条件 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
4个关系
2.Φ＝BS
3.c＝λf
4.ε＝hν
科学思维 1.类比的思想：对于磁场，通过与电场进行类比学习。如，磁场与电场类比；磁感应强度与电场强度类比；磁感线与电场线类比
2.通过“做一做”可以体会赫兹对电磁波预言的证实，体现了假说、理论预言、实验证实、质疑创新等科学思维在科学发现中的重要意义
科学探究 通过实验“探究感应电流产生的条件”，提高科学探究能力。从已有认知出发，在初中学习的基础上提出问题。通过法拉第的发现，体会“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现的效应
科学态度 与责任 电磁感应现象的发现是电磁学中最重大的发现之一。利用电磁感应原理制造的发电机使人类获取了巨大而廉价的电能，为电气化发展奠定了基础
二、提能综合训练
1.(2022·临沂市沂南第一中学高二开学考试)下列说法正确的是
A.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子的能量等于两个能级之差
B.爱因斯坦提出了能量子的假设，得出了黑体辐射强度按波长分布的公式
C.变化的磁场能产生电场，变化的电场不能产生磁场
D.电磁波谱按照波长由大到小顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、
紫外线、X射线、γ射线
√
原子从低能级向高能级跃迁时吸收光子的能量等于两个能级之差，故A错误；
普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B错误；
变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，故C错误；
电磁波按波长由大到小的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故D正确。
2.(多选)(2023·青岛二中高二月考)1876年物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按图示方向(自上向下看顺时针)高速旋转，发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响，则下列说法正确的是
A.小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了电场
B.小磁针发生偏转说明因电荷运动形成的电流产生了
磁场
C.当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转
D.当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转
√
√
√
由题意可知，小磁针受到磁场力的作用，原因是由于电荷的定向移动形成的电流，产生了磁场，故A错误，B正确；
小磁针处于圆盘的左上方时，圆盘带负电，根据安培定则可知，产生的磁场方向向上，则小磁针的N极向左侧偏转，故C正确；
同理，当小磁针处于圆盘的左下方时，则小磁针的N极向右侧偏转，故D正确。
3.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1。若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为
√
4.(多选)下图中能产生感应电流的是
√
√
A选项中，电路没有闭合，无感应电流；
B选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；
C选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；
D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流。
5.(2022·嘉积中学高二期末)某激光器能发射波长为530 nm的激光，发射功率为2.3 W，光速为3×108 m/s，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，则激光器每秒发射的光子数量约为
A.3.0×1018 B.4.3×1017
C.6.1 ×1018 D.5.6 ×1019
√
6.(2023·铁人中学高二月考)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。当t＝0时，磁感应强度大小为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为L的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，则：
(1)磁感应强度B应随时间t增大还是减小？
答案 减小
由感应电流产生的条件可知，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动时，为使MN棒中不产生感应电流，则穿过MDEN回路的磁通量保持不变，故磁感应强度B应随时间t减小。
(2)从t＝0开始，磁感应强度B与t应满足的关系式。
穿过回路的磁通量保持不变，则有
B0L2＝BL(L＋vt)(共32张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
电磁波的发现及应用
1
了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念。
2
知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系。
3
知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量。
重点
重点
1895年，马可尼利用电磁波成功实现了无线电通信，揭开了人类通信史上的新篇章
今天Wi-Fi、5G等新的通信方式的出现又带来了电磁波应用的技术性革命
中国天眼- 500米口径球面射电望远镜，接收电磁波探索宇宙
电磁波的应用如此广泛，那么最初电磁波是如何被发现的呢？
电磁场
1.麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场
①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过
电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流.
这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场.
②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场.
(2)变化的电场产生磁场
变化的电场就像导线中的电流一样，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场.
2.电磁场：变化的电场和磁场所形成的不可分割的统一体.
1.(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是
A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C.变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
√
√
变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；
周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；
变化的电场和变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误；
只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。
对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场
总结提升
激发
电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
电磁波形成示意图：
非均匀变
化的磁场
变化电场
若是均匀变化
稳定磁场
不再激发
若非均匀变化
变化磁场
若是均匀变化
稳定电场
若非均匀变化
激发
激发
激发
电磁波
1．(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。
(2)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。
说明 电磁波传播虽然不需要介质，但它也可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真空中的小。
(3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c＝3×108 m/s。
(4)赫兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
(5)电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。
2．波长、频率与波速之间的关系
(1)波速＝波长×频率，即c＝λf。
(2)频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变。
(3)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
辨析
(1)变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场。( )
(2)麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。( )
(3)电磁波和机械波都依赖于介质才能传播。( )
×
√
×
导练
2.(2023·山东省鄄城县第一中学高二校考期末)交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为5×1014 Hz，从12 m外的交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速c＝3×108 m/s，则
A.t＝4×10－8 s，n＝4×107
B.t＝4×10－8 s，n＝2×107
C.t＝8×10－8 s，n＝4×107
D.t＝8×10－8 s，n＝2×107
√
电磁波谱
1．电磁波谱
(1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
(2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
2．不同电磁波的特性和用途
种类 波长范围 特性 应用
无线电波 大于1 mm 波动能力强 通信、广播、射电望远镜
红外线 760～106 nm 热作用强 烘干、红外遥感、测温、夜视仪
可见光 400～760 nm 感光性强 照明、照相
紫外线 10～400 nm 化学作用、荧光作用 消毒、荧光效应、促使人体合成维生素D
X射线 0.001～10 nm 较强的穿透能力 透视人体、检查金属零件的质量
γ射线 小于10－3 nm 穿透能力最强 医学上的γ刀技术、探测金属内部的缺陷
波长λ ↗
频率f ↗
辨析
(1)过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康。( )
(2)电磁波频率最大的是γ射线，医学上常用它进行人体透视检查。( )
(3)紫外线和X射线都可以使感光底片感光。( )
×
√
×
导练
3.(2022·河北邯郸一中高二学业考试)在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是
A.红外线的频率最大，可见光的频率最小
B.可见光的频率最大，红外线的频率最小
C.X射线频率最大，红外线的频率最小
D.X射线频率最大，可见光的频率最小
√
红外线、可见光和X射线三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高。则频率最大的是X射线，频率最小的红外线。故选C。
4.(2022·济宁市育才中学高二期中)关于电磁波谱及对一些应用的解释，下列说法中不正确的是
A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
C.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
√
X射线具有较强的穿透能力，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；
紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故B错误；
红外遥感技术利用了一切物体都不停地辐射红外线的特点，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确；
γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故D正确。
电磁波的能量 电磁波通信
1．电磁波的能量
(1)电磁波是物质存在的一种特殊形式
电磁波和我们学过的电场、磁场一样，是一种特殊的物质，不是由分子、原子所组成的，与通常的实物不同，但它是客观存在的。
(2)电磁波具有能量
从场的观点来看，电场具有电场能，磁场具有磁场能，电磁场具有电磁能，电磁波发射的过程就是辐射能量的过程，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。
2．电磁波通信
(1)传播途径
电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等。
无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。
(2)传输特点
电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。
导练
5.(2023·江西省铜鼓中学高二校考阶段练习)5G，即第五代移动通信技术，采用3 300～5 000 MHz频段，相比于现有的4G(即第四代移动通信技术，1 880～2 635 MHz频段)技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是
A.5G信号比4G信号在真空中的传播速度更快
B.5G信号比4G信号更容易被障碍物阻挡
C.5G信号比4G信号需要更少的通信基站
D.5G信号比4G信号更适合长距离传输
√
5G信号和4G信号都是电磁波，在真空中传播速度等于光速，A错误；
电磁波
的发现
及应用
一、电磁场
二、电磁波
三、电磁波谱
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
麦克斯韦提出电磁波理论
波速＝波长×频率
变化的电场和磁场相互激发，向外传播形成电磁波
赫兹通过实验捕捉到电磁波
四、电磁波的能量 电磁波通信
电磁波的能量
电磁波通信(共36张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
电磁感应现象及应用
1
知道什么是电磁感应现象.
2
通过实验探究产生感应电流的条件.
重难点
3
了解电磁感应现象的应用。
1.在实验中同学们看到了什么现象？
2.你能用初中学过的知识解释摇绳发电的原因吗？
3.这个现象涉及的物理原理是什么呢？
摇绳发电
绳子切割地磁场产生感应电流
磁生电——电磁感应现象
划时代的发现
奥斯特发现“电生磁”
法拉第发现“磁生电”
1.奥斯特发现了电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的。
2.1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，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，从而发现了“磁生电”现象，他认为“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
3.法拉第把这些“磁生电”现象定名为电磁感应，这些现象中产生的电流叫作感应电流。
划时代的发现
磁通量变化的几种情况
1.磁感应强度B不变，闭合回路的有效面积S发生变化。如图(a)所示。
2.闭合回路的面积S不变，磁感应强度B发生变化。如图(b)所示。
3.磁感应强度B和闭合回路的面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。如图(c)所示。
导练
1.(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是
√
√
选项A中，线圈转动时，穿过线圈的磁通量一直在变化，故A正确；
选项B中，由于离通电导线越远，磁感应强度越小，故线圈在向右运动时，磁通量在减小，故B正确；
选项C中，由于磁感线方向与线圈平行，故磁通量一直为零，没有变化，故C错误；
选项D中，线圈转动中，穿过线圈的磁感线条数不变，故磁通量不变，故D错误。
产生感应电流的条件
电磁感应现象的应用
1.探究产生感应电流的条件实验
实验一：导体运动类
实验尝试情况 电流表
偏转情况
闭合电路，导体静止
闭合电路，更换更强磁场，导体静止
闭合电路，导体左右切割磁感线运动
闭合电路，导体上下平行磁感线运动
闭合电路，导体斜向切割磁感线运动
断开电路，导体随意切割磁感线运动
不偏转
偏转
不偏转
不偏转
偏转
不偏转
实验结论：
导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
(1)电路闭合
(2)电路中部分导体做切割磁感线运动
实验尝试情况 电流表偏转情况
磁铁插入
磁铁静止在线圈中
磁铁拔出
偏转
不偏转
偏转
实验二： 磁铁运动类
实验结论：
磁体运动时产生感应电流的条件
(1)电路闭合
(2)磁体相对回路运动
实验尝试情况 电流表偏转情况
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合，滑动变阻器滑片不动
开关闭合，移动滑动变阻器滑片
偏转
偏转
偏转
不偏转
实验三：磁场变化类
实验结论：
磁体运动时产生感应电流的条件
(1)电路闭合
(2)电流变化引起磁场发生变化
归纳总结：
实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。
实验二中：磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。
实验三中：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑片移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流。
三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。
2.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。
3.电磁感应现象的应用
生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。
导练
2.(2023·延安市第一中学高二月考)在“探究法拉第电磁感应现象”实验中，某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路已连接好了，如图所示：
(1)请使用导线将电路补充完整。
答案 见解析图
将电池组、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电表与线圈B串联成另一个回路，实物图如图所示。
(2)此实验中使用的电表应是___。(填选项前的字母)
A.灵敏电流计
B.大量程的电压表
C.倍率适宜的欧姆表
A
本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生。
(3)正确选择电表和连接电路后，开始实验探究。下列说法正确的是____。
A.开关闭合后，线圈A插入线圈B中
或从线圈B中拔出，都不会引起电
表的指针偏转
B.线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均会偏转
C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中
央零刻度
D.开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转
BD
开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，都会引起电表的指针偏转，故A错误；
线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，线圈B中会产生感应电流，电表的指针均会偏转，故B正确；
开关闭合后，只要滑动变阻器的滑片P移动，不论是加速还是匀速，穿过线圈B的磁通量都会变化，都会有感应电流产生，电表的指针都会偏转，故C错误，D正确。
感应电流产生条件的理解
1.判断有无感应电流时必须明确的关键点
(1)观察导体回路是否闭合；
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化。
2.判断有无感应电流的方法和注意事项
(1)能否产生感应电流，取决于穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化，而不是磁通量的大小。
(2)闭合回路的部分导体做切割磁感线运动是引起回路磁通量变化的具体形式之一。但闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时，不一定总会引起闭合回路的磁通量变化。如图所示，矩形线框abcd在范围足够大的匀强磁场中，在垂直磁场的平面内向右平动，虽然ad、bc边都切割磁感线，但磁场穿过回路abcd的磁通量没有变化，因而没有产生感应电流。
(3)可充分利用磁感线进行定性判断，即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化。
(4)对于立体图的磁通量变化情况，要先转化为平面图，再分析磁感线的分布及变化情况。
3.(2023·湖南永州高二统考期末)下列各图所描述的物理情境，有感应电流产生的是
A.图甲中条形磁体附近的金属框从A位置向B位置运动，金属框中有感应
电流
B.图乙中矩形线圈绕与磁场平行的水平轴OO′匀速转动时，线圈中有感
应电流
C.图丙中开关S闭合稳定后，线圈N中有感应电流
D.图丁中线圈垂直于磁场方向在磁场中向右平移时，线圈中有感应电流
√
题图甲中条形磁体附近的金属框从A位置向B位置运动，穿过金属框的磁通量发生变化，有感应电流，故A正确；
题图乙中矩形线圈绕与磁场平行的水平轴OO′匀速转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，没有感应电流，故B错误；
题图丙中开关S闭合稳定后，线圈N中磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
题图丁中线圈垂直于磁场方向在磁场中向右平移时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，故D错误。
4.(2022·重庆市巫山大昌中学高二期末)如图所示的装置，在下列各种情况中，不能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是
A.开关S接通的瞬间
B.开关S接通后，电路中电流稳定时
C.开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间
D.开关S断开的瞬间
√
将开关突然接通的瞬间，线圈产生的磁场从无到有，穿过铜质闭合线圈A的磁通量增大，产生感应电流，故A不符合题意；
线圈中通以恒定的电流时，线圈产生恒定的磁场，穿过铜质闭合线圈A的磁通量不变，没有感应电流产生，故B符合题意；
接通后，使滑动变阻器的滑片滑动时，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜质闭合线圈A的磁通量变化，产生感应电流，故C不符合题意；
将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜质闭合线圈A的磁通量减小，产生感应电流，故D不符合题意。
5.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示，把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针，下列有关实验现象的说法中正确的是
A.只要线圈A中电流足够大，小磁针就会发生偏转
B.线圈A闭合开关电流稳定后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足
够多时小磁针偏转
C.线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转
D.线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转
√
小磁针会不会偏转取决于线圈B中有没有电流，而线圈B中有没有电流取决于穿过线圈B的磁通量是否发生变化，当线圈A中电流足够大，但不变化时，线圈B中无感应电流，小磁针不会发生偏转，A错误；
当线圈A闭合开关电流稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，所以小磁针也不会发生偏转，与线圈B的匝数无关，故B错误；
线圈A和电池接通或断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以线圈B中有感应电流，则小磁针会偏转，故C正确，D错误。
感应电流的产生条件
闭合电路
电磁感应现象及应用
电磁感应的应用
磁通量发生变化
磁感应强度B发生变化
磁场与闭合线圈的夹角发生变化
闭合线圈包围的面积S发生变化
磁生电
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(共36张PPT)
理解磁感应强度的概念，会利用磁感应强度的定义式进行相关计算。
知道什么是匀强磁场，知道匀强磁场的特点。
学会根据平形四边形定则处理磁场叠加的问题。
理解磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
重点
重难点
难点
磁感应强度 匀强磁场
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉，说明磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
类比电场
回顾：电场强度E的大小
思考：我们是否能用类似的方法来研究磁场的强弱呢？
场源电荷
试探电荷+q
不能，N极不能单独存在
F
测量小磁针N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
小磁针N极和S极受力方向相反
磁场对通电导体有作用力
能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
能，在其它条件相同的情况下，磁场越强，作用力越大
在物理学中，把很短的一段通电导线中的与导线长度 l 的乘积 Il 叫作电流元。
通过实验来探究通电导线受力与哪些因素有关？
注意：孤立的电流元是不存在的！！
实验中的变量
磁场（磁场不变）
导线长度
导线在磁场中的放置方式（通电导线与磁场方向垂直）
导线中的电流
控制变量法
实 验
结论：长度相同时，电流越大， 导线受磁场力越大
结论：电流相同时，长度越长， 通电导线受力越大。
1.定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，所受的磁场力F 跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度.
2.意义：磁感应强度B 是表示磁场强弱的物理量.
3.公式：
B=
4.单位： 在国际单位制中，其单位是特斯拉，简称特，符号是T
1 T＝1 N/(A·m).
5.矢量：既有大小又有方向.方向就是磁场的方向，叠加遵循平行四边形定则.
一、磁感应强度
（定义式，而非决定式）
表 一些磁场的磁感应强度
人体器官内的磁场 10-13～10-9 T
地磁场在地面附近的平均值 5×10-5 T
我国研制作为α磁谱仪核心部件的大型永久磁体中心的磁场 0.1346 T
电动机或变压器铁芯中的磁场 0.8～1.7 T
核磁共振的磁场 3T
中子星表面的磁场 106～108 T
原子核表面的磁场 约1012 T
1.磁感应强度的大小相等、方向处处相同的磁场叫匀强磁场。
2.产生方法
(1)距离很近的两个异名磁极之间的磁场（除边缘部分外）
(2)通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）
(3)相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
3.匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线。
二、匀强磁场
4.匀强磁场的磁感线：
电场强度E与磁感应强度B的对比
磁感应强度B 电场强度E
物理意义 描述磁场力的性质的物理量 描述电场力的性质的物理量
定义式
大小 由磁场决定与通电导线无关 由电场决定与试探电荷无关
方向 磁感线切线方向或小磁针静止时N极受力方向 电场线切线方向或放入该点正电荷受力方向
场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和 合电场强度等于各电场的场强的矢量和
单位 1 T＝1 N/(A·m) 1 N/C＝1 V/m
1.(2023·广州市玉岩中学高二校考期末)关于磁感应强度，下列说法中正确的是
A.磁感应强度的方向，就是小磁针N极所受磁场力的方向
√
磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是小磁针N极所受磁场力的方向，故A正确；
一小段通电导线在某处不受磁场力，该处的磁感应强度不一定为零，也可能是因为导线与磁场平行，故C错误；
1.在定义式B＝ 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某
点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同。
2.B的大小与F、I、l无关。通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上。
2.有一小段通电直导线，长为1 cm，通过的电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度大小满足
A.B＝2 T
B.B≤2 T
C.B≥2 T
D.以上情况都有可能
√
磁感应强度矢量的叠加
磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。
3.(2022·眉山第一中学高二开学考试)如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是
A.O点处的磁场方向由O指向N
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的大小不相等，方向不相同
√
由安培定则和磁场叠加原理可判断出O点处的磁感应强度方向向下，A错误；
两通电直导线在a、b两点的磁场方向均向下，结合对称性可知a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，B错误；
c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，C正确；
a、c两点处磁感应强度的方向相同，D错误。
4.(2023·四川绵阳高二统考期末)如图所示，三根相互平行的水平长直导线通有大小相等且方向相同的电流I，其中P、Q、R为导线上三个点，三点连成的平面与导线垂直，O为PQ连线的中点，且QR＝PR＝PQ。则下列判断正确的是
A.P点和Q点的磁感应强度大小相同，方向不同
B.P点和Q点的磁感应强度大小不同，方向相同
C.R点的磁感应强度沿QR方向
D.O点的磁感应强度为零
√
如图所示，画出三根导线的截面图，由右手螺旋定则及矢量的叠加规律可知，P点和Q点的磁感应强度大小相同，方向不同，选项A正确，B错误；
R点的磁感应强度沿PQ方向，选项C错误；
因P、Q两处的导线在O点的磁感应强度叠加后为零，R处的导线在O点的磁感应强度方向沿OP方向，则O点的磁感应强度不为零，选项D错误。
磁场叠加问题的解题思路
1.应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向。
2.根据平行四边形定则，利用合成法或正交分解法进行合成，求得合磁感应强度。
磁通量
在下图中，磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。S1和 S2两处磁感线的疏密不同，这种不同是如何体现的呢？
如果在和处，在垂直于纸面方向取同样的面积，穿过相同面积磁感线条数多的就密，磁感应强度就大。
两个线圈的面积相同,但穿过它们的磁通量不同
磁通量
1.定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，当面积为S的平面与磁场方向垂直时，我们把B和S的乘积叫作穿过这个平面的磁通量，简称磁通，符号“Φ”.
2.表达式：Φ＝BS.
3.适用条件：
(1)匀强磁场；
(2)磁场与平面垂直.
B
S
B
S
4.单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1 T·m2.
5.磁通量是标量，但有正、负， 同一个面，当磁感线从正面穿入时，磁通量为正，则磁感线从背面穿入时，即为负.
Φ1＝BS
Φ2＝ BS
如果磁感应强度与我们研究的平面不垂直，如图中的平面S，那么我们如何计算磁通量？
用这个面垂直于磁感应强度B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量，S′称为“有效面积”.若S与S′的夹角为θ，则有：Φ＝BS′＝BScos θ.
θ
5.(2023·广东清远高二校考学业考试)如图所示，矩形线框abcd放置在水平
面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝ ，线框面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为
√
6.如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，匀强磁场的磁感应强度大小为B，穿过线圈的磁通量为Φ，若线圈绕OO′轴转过60°的过程中，磁通量的变化量为ΔΦ，则Φ和ΔΦ的大小分别为
√
磁感应强度 磁通量
磁感应强度
磁通量
方向：小磁针静止时N极所指的方向
大小：=
定义：把和的乘积叫作穿过这个平面的磁通量（与垂直时）
Φ=BSsinα（与S的夹角为α）
磁感应强度的叠加--平行四边形定则(共30张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
磁场 磁感线
1
知道磁场的概念，知道磁体与磁体间、磁体与通电导体间、通电导体与通电导体间的作用是通过磁场发生的。
2
理解磁感线的概念，知道磁感线的特点。
3
理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向。
重难点
重难点
电和磁的联系 磁场
磁性：能够吸引铁质物体的性质.
磁体：具有磁性的物体叫磁体.
磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极.
小磁针静止时
指南的磁极叫做南极，又叫S极；
指北的磁极叫做北极，又叫N极.
复习回顾——磁现象
两种电荷
(1)自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷.同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引.
1.电和磁的联系
两个磁极
库仑
安培
托马斯·杨
直到19世纪初很多著名的科学家认为电与磁是互不相关的两回事。
奥斯特
奥斯特是第一个发现电和磁有联系的人。
(2)奥斯特实验：
实验装置：
实验现象:
当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动。
注意事项：导线应沿南北方向水平放置
结论：通电导线对小磁针有力的作用，说明电流具有磁效应。
既然电流对磁体有作用力，那么磁体对电流是否也会产生作用力呢？电流与电流之间是否也有力的作用呢？
通过实验可以看到磁体对通电导线存在作用力。
电流之间也有相互作用。
通过前面的实验我们知道磁体和磁体之间，电流和磁体之间，电流和电流之间均存在相互作用，那么它们之间的相互作用是怎样发生的呢？
电流
磁体
磁体
磁体
电流
电流
电荷
电荷
电
场
磁体间，电流间，磁体和电流间的作用力是通过磁场发生的。
磁
场
2.磁场
(1)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。
(2)基本性质：磁场对磁体或通电导体有力的作用。
(3)磁场尽管看不见、摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。
(4)磁场的方向：物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向。
也是小磁针N极所受磁场力的方向
磁感线 地磁场
我们可以用小铁针或细铁屑来反映磁场的分布。
1.磁感线
(1)定义：沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。
A
B
C
以下两幅图是条形磁铁和蹄形磁铁周围的磁感线分布情况，请你结合两幅图说一下磁感线有哪些特点。
(2)磁感线的特点
①磁感线是假想出来的有方向的曲线，实际并不存在。
②磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱。
③磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向.
④磁感线不相交，不相切，也不中断。
⑤磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。
2.地球的磁场
(1)地球是一个巨大的磁体，地球周围空间
存在的磁场叫地磁场。
(2)地磁场的三大特点
①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球
北极附近。地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角。
②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面并不平行。
③在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。
磁感线和电场线异同点
比较项目 磁感线 电场线
相 同 点 意义 为了形象地描述(磁）场的方向和强弱而假想的线 为了形象地描述（电）场的方向和强弱而假想的线
方向 线上各点的切线方向就是该点的(磁）场方向 线上各点的切线方向就是该点的（电）场方向
疏密 表示(磁）场强弱. 表示（电）场强弱.
特点 在空间不相交、不相切、不中断 除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断
不同点 闭合曲线 不闭合的曲线
安培定则
结合实验视频，请观察直导线通、断电时两个小磁针的偏转情况。 通过这种现象可以得出什么结论呢？当电流的方向改变时，两个小磁针N极的偏转方向是否发生变化？这说明什么？
环形电流形成的磁场方向
1.直线电流的磁场
安培定则：如图甲所示，用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
2.环形电流的磁场
安培定则：如图乙所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。
3.通电螺线管的磁场
安培定则：如图丙所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。
通电直导线，环形电流及通电螺线管的磁场分布特点
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线 电流
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形 电流
环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺 线管
内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极
安培分子电流假说
安培认为，在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
1.分子电流假说
2. 对磁现象的解释
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
当铁棒中各分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；
当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性。
学案1
磁感线与电场线相似
地磁南极在地理北极附近，且存在磁偏角
电流与磁体通过磁场发生相互作用
奥斯特发现电流的磁效应
磁场是客观存在的
通电直导线
环形电流和螺旋管
拇指→电流
弯曲四指→磁感线
拇指→磁感线
弯曲四指→电流
一、电和磁的联系
二、磁感线 电磁场
三、安培定则
四、安培分子电流假说
