13.3 电磁感应现象及应用 课件（共34张PPT）2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修1 第十三章 电磁感应与电磁波初步第三册

(共34张PPT)
人教版（2019）物理必修三
课名： 电磁感应现象及应用
高一年级下学期
课堂引入
实验：实验室的门上挂有线圈，线圈两端与电流传感器、计算机连接，形成闭合回路。电流传感器可以显示出电流随时间的变化规律。
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 这些方法有什么内在联系
当一名同学连续开关门时，你
看到了什么现象？
物理原理是什么？
中物理
第3节 电磁感应现象及应用
焦作市第一中学 王学武
1.认识电磁感应现象发现的历程，体会电磁相互转化的思想。
2.通过实验观察、归纳分类，总结感应电流的产生条件；并会用感应电流的产生条件判断回路中是否产生感应电流。
3.领会科学家在对自然现象、自然规律的探究中所体现出的不怕困难、勇于面对挫折的精神品质；体会物理与生产生活的紧密联系。
学习目标
一、划时代的发现
奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下的问题∶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
一、划时代的发现
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
艰难的探索
牛人安培的尝试：
法拉第：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
艰难的探索
未通电直导线放在另一段通电线圈内部
G
_
+
历经10年,
“痴”心不改
在伦敦的一家科学档案馆里，陈列着英国物理学家法拉第写了十年的一本日记。这本日记非常奇特：
第一页上写着：“对!必须转磁为电。”
以后，每一天的日记除了写上日期之外，都是写着同样一个词：“NO。”从1822年直到1831年，整整十年，每篇日记都是如此。
只是在这本日记的最后一页，才改写上了一个新词：“Yes。”
这是怎么回事
日记
艰难的探索
法拉第第一个成功实验：十年失败，一朝顿悟
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。
一、划时代的发现
五类“磁生电”现象：
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。
一、划时代的发现
从此，人类的夜晚有了更多光明。
词一首
冬草凋零，春芽破土；
牛顿之后，法拉第出。
铁匠之子，生于草莽之中；
然志存高远，幸遇伯乐，终成大器；
十年磨剑，坚信磁可生电；
然遍尝失败，一朝电生，扬名天下。
一、划时代的发现
法拉第
日记
从普通的磁铁中获得电的希望，时时激励着我从实验上探求电流的感应效应。
与电磁感应擦肩而过的几位科学家
安培
科拉顿
亨利
机遇垂青于有准备头脑的人
科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限性的束缚，也有过“可笑”的疏忽与失误。但他们也是伟大的，也是可以学习的真实的人。
一、划时代的发现
问题：与磁场相关的哪个物理量发生了变化，才能出现这种效应呢？
如果像法拉第所说：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
我们以熟悉的实验为例展开探究——初中学习时我们就曾做过这个实验：闭合电路的一部分导体在磁场中运动。
我们用一根导线与电流表连接，形成闭合回路，导线的一部分放置在蹄形磁铁中。
二、产生感应电流的条件
思考与讨论
AB静止，无电流
AB沿磁感线运动，无电流
AB切割磁感线，有电流
那么，当产生感应电流时与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢
二、产生感应电流的条件
二、产生感应电流的条件
为了便于分析，我们把刚才的实验装置图画成如右图所示的示意图。蹄形磁铁内部磁场近似看作匀强磁场，切割磁感线运动的导线看作导体棒AB 。
导体棒AB切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路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
二、产生感应电流的条件
为了研究这个问题，我们先来回顾磁通量的概念
C
D
Φ = B S′
Φ = B S
方法：改变投影面积、改变磁场。
问题：如何使磁通量变化？
在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，穿过这个面的磁通量Φ = B S
如果平面与磁场不垂直时，那么穿过这个面的磁通量Φ = B S′，S′ 是这个面在垂直于磁场方向上的投影面积。
如果感应电流的产生与磁通量的变化有关，我们要设法使磁通量变化。
二、产生感应电流的条件
刚才这个实验就是通过切割磁感线改变回路面积，使磁通量发生变化的。
如何设计实验验证感应电流的产生与磁感应强度B的变化有关呢？
二、产生感应电流的条件
磁铁的运动 实验现象（有无电流） 分析论证
插入线圈 线圈中的磁场 变化时，线圈中有感应电流；
线圈中的磁场 不变化时，线圈中无感应电流
静止不动
从线圈中抽出
探究2：
二、产生感应电流的条件
条形磁铁
二、产生感应电流的条件
通电螺线管
转换角度
G
－
＋
+
+
-
实验操作 实验现象 （线圈B中有无电流） 分析论证
开关闭合瞬间 线圈B中磁场 时，线圈B中有感应电流；
磁场 时，线圈B中无感应电流
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
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合，迅速移动滑片
复原再做
二、产生感应电流的条件
切割类
变化类
1.两种类型
二、产生感应电流的条件
2.条件分析
B不变，S变
S不变，B变
Φ=BS变
相对运动
磁场变化
二、产生感应电流的条件
切割类
变化类
结论：以上实验及其他事实表明，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。
二、产生感应电流的条件
1.闭合回路
2.磁通量变化
正对面积S改变
磁场B的大小改变
磁场B的方向改变
Φ=BS
门附近的磁场可近似为匀强磁场，当开关门时，线圈平面与磁场的夹角变化导致正对面积发生变化，从而使穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流。
开门发电
二、产生感应电流的条件
1.法拉第的圆盘发电机——人类第一台发电机
三、电磁感应现象的应用
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。
当时在场的一位贵妇人取笑地问：“先生，您发明的这个东西有什么用呢？”法拉第平静地反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”
后来，根据电磁感应现象制造的最早的发电机这个新生的“婴儿”，果然成长为电厂里巨大的发电机这一改变世界面貌的“巨人”，它开辟了人类社会的电气化时代。
法拉第圆盘发电机
三、电磁感应现象的应用
2.三峡电站一台发电机的转子
当沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？
当两同学沿东西方向站立时，发电的可能性比较大。
三、电磁感应现象的应用
3.摇绳发电
摇绳发电
三、电磁感应现象的应用
变压器
电磁炉
无线充电
4.生活中的应用
课堂小结
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
划时代的发现
法拉第的圆盘发电机、三峡电站一台发电机的转子等
电磁感应现象应用
只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。
产生感应电流条件
Φ=BS变
磁通量变化
THANKS
“
”