(共29张PPT)
3.电磁感应现象及应用
01
02
03
高端教学引领
课前自主学习
课堂合作探究
04
课堂学业达标
课标准 素养目标
1.通过实验了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。 2.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。 1.电磁感应现象、感应电流的概念。(物理观念)
2.根据磁通量的变判断是否产生感应电流。(科学思维)
3.通过实验探究归纳概括出利用磁场产生电流的条件。(科学探究)
4.在探究实验过中,体验合作的快乐,同时培养合作学习的习惯。(科学态度与责任)
01
高端教学引领
【教学建议】
1.电磁感应现象:
任务 建议
法拉第实验 读教材追寻法拉第的足迹了解什么是电磁感应现象
任务 建议
总结产生感应电流的条件 通过典型的演示实验总结出产生感应电流的条件
2.产生感应电流的条件:
【情境导引】
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”的指针也随之摆动;这就是最早的发电机,如图所示。
问题导引:
(1)磁生电被称为什么现象
(2)怎么样才能产生感应电流
02
课前自主学习
1.电流的磁效应:
1820年,丹麦物理学家_______发现载流导线能使小磁针偏转,这种作用称
为电流的磁效应。
2.电磁感应现象:
1831年,英国物理学家_______发现了“磁生电”的现象,这种现象叫作_____
_________,产生的电流叫_________。
奥斯特
法拉第
电磁
感应现象
感应电流
3.产生感应电流的条件:
(1)_________;
(2)_________________________。
4.电磁感应现象发现的意义:
(1)电磁感应现象的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了
_______作为一门统一学科的诞生。
(2)电磁感应现象的发现使人们找到了_______的条件,开辟了人类的电气
时代。
闭合回路
穿过闭合回路的磁通量变
电磁学
磁生电
【易错辨析】
(1)法拉第发现了电磁感应现象。( )
(2)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。( )
(3)穿过闭合线圈的磁通量发生变,一定能产生感应电流。( )
(4)闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流。( )
提示:(1)√ (2)√ (3)√
(4)×。闭合线圈和磁场发生相对运动时,如果穿过闭合线圈的磁通量不变,闭合线圈中就没有感应电流。
03
课堂合作探究
主题 产生感应电流的条件
实验情境1
闭合回路的部分导体切割磁感线,如图。
【问题探究】
磁场中的导体如何运动才能产生感应电流
提示:当导体棒左右运动时,切割磁感线,有电流产生;导体棒上下平动时,不切割磁感线,没有电流产生。
实验情境2
把条形磁铁插入或拔出线圈,如图。
【问题探究】
条形磁铁在线圈中运动是否产生感应电流
提示:在闭合回路中,当线圈和磁铁发生相对运动时,回路中有感应电流;当磁铁相对线圈静止时,回路中无感应电流。
实验情境3
如图,模拟法拉第的实验
【问题探究】
改变线圈A中的电流,线圈B中是否产生感应电流
提示:只有当线圈A中电流变时,线圈B中才有电流产生。
【结论生成】
感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变,所以判断感应电流有无时:
1.明确导体回路是否闭合。
2.判断穿过回路的磁通量是否发生变。穿过闭合导体回路的磁通量发生变,大致有以下几种情况。
(1)磁感应强度B不变,线圈面积S发生变,例如闭合导体回路的一部分导体切割磁感线时。
(2)线圈面积S不变,磁感应强度B发生变,例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生,而螺线管中的电流变时。
(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变,此时可由ΔΦ=|Φ2-Φ1|计算并判断磁通量是否变。
(4)线圈面积S不变,磁感应强度B也不变,但二者之间夹角发生变,例如线圈在磁场中转动时。
[特别提醒]
电路闭合、磁通量变,是产生感应电流的两个条件,缺一不可。闭合电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件,如果穿过闭合电路的磁通量很大但不变,那么也不会产生感应电流。
【典例示范】
为观察电磁感应现象,某学生将电流计、螺线管A和B、
蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路。
(1)当接通和断开开关时,电流计的指针都没有偏转,其原因是( )
A.开关位置接错 B.电流计的正、负极接反
C.线圈B的3、4接头接反 D.蓄电池的正、负极接反
(2)在开始实验之前,需要先确定电流计指针偏转向与电流向之间的关系,为
此还需要的器材是 , 具体法是 。
【解析】(1)因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变,由电路图可知,若把开关接在螺线管B所在电路,因与1、2接头相连的电路电流不改变,所以不可能有感应电流,电流计也不可能偏转,开关应接在螺线管A与电源之间。
(2)利用正负极已确定的干电池,与电流计和保护电阻串联,可以确定电流的流向与电流计指针偏转向的关系。
答案:(1)A (2)一节干电池、保护电阻 用一节干电池与电流计、保护电阻串联连接,确定电流的流向与电流计指针偏转向的关系
[规律法]分析磁通量发生变的因素
由Φ=BScosθ可知,以下三种情况都可以引起磁通量发生变:
①磁感应强度B发生变;
②线圈的面积S发生变;
③磁感应强度B的垂直平面与面积S之间的夹角θ发生变。
【探究训练】
(2025·济南高二检测)如图所示,一个三角形导体线圈ABC位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,AB边与导线平行。已知到无限长直导线的距离为r处的磁感应强度大小B=k(k为常量)。下列说法正确的是( )
A.在这个平面内,线圈远离导线移动,线圈中没有感应电流
B.在这个平面内,线圈平行于导线左右移动,线圈中有感应电流
C.仅使导线中电流I的大小随时间均匀增大,线圈中没有感应电流
D.仅让线圈绕AB边向纸面内转动,线圈中有感应电流
√
【解析】选D。线圈远离导线移动时,穿过闭合回路的磁通量减小,线圈中有感应电流,A错误;线图平行于导线左右移动,穿过闭合回路的磁通量不变,线圈中没有感应电流,B错误;导线中的电流大小改变,穿过闭合回路的磁通量改变,线圈中一定有感应电流,C错误;线圈绕AB边向纸面内转动,穿过闭合回路的磁通量变,线图中有感应电流,D正确。
【课堂回眸】
04
课堂学业达标
1.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,但部反向,在这个变的瞬间闭合回路中有感应电流
√
【解析】选D。产生感应电流的条件是闭合回路和磁通量变,闭合电路的导体做切割磁感线的运动,由于磁通量是否变未知,所以不一定有感应电流,A错;整个闭合回路从磁场中出来时,由于最初闭合回路和磁场的关系未知,当最初闭合回路所在平面和磁场平行时,磁通量为0,出来时磁通量同样为0,没有变,所以没有感应电流,B错;感应电流与磁通量的大小无关,C错。
2.如图,a为圆形金属环,b为直导线,且b垂直环面穿过圆环中心 ( )
A.若直导线b中通入恒定电流,金属环a中会产生感应电流
B.若直导线b中通入交变电流,金属环a中会产生感应电流
C.若直导线b中通入恒定电流,同时让直导线b绕过圆环中心
的水平轴在竖直平面内转动,金属环a中会产生感应电流
D.以上三种说法均不对
√
【解析】选D。产生感应电流的条件是闭合回路和磁通量变,当直导线b竖直时,不管b中通入什么样的电流,b产生的磁场都是和a平行,所以a中的磁通量始终为0,所以A、B错。当直导线b绕过圆环中心的水平轴在竖直平面内转动时,a环内穿入与穿出的磁通量相等,总的磁通量为0,所以不会产生感应电流,所以C错,D对。
3.(2024·德州高二检测)如各图所示的线圈或回路中能产生感应电流的是( )
A.甲图中条形磁铁靠近圆环的过
B.乙图中条形磁铁插入线圈的过
C.丙图中在垂直磁场平面内两导体棒在金属导轨上分别以v、2v做匀速直线运动
D.丁图中水平放置的圆形线框直径的正上有一水平通电直导线,电流逐渐增大
√
【解析】选B。 甲图中圆环不闭合,不会产生感应电流,故A错误;乙图中条形磁铁插入线圈的过,穿过线圈的磁通量增加,则会产生感应电流,故B正确;丙图中在垂直磁场平面内两导体棒在金属导轨上分别以v、2v做匀速直线运动,则穿过闭合回路的磁通量不变,则不会产生感应电流,故C错误;丁图中水平放置的圆形线框直径的正上有一水平通电直导线,电流逐渐增大时,穿过线圈的磁通量总是为零,则不会产生感应电流,故D错误。3.电磁感应现象及应用
课标准 素养目标
1.通过实验了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。 2.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。 1.电磁感应现象、感应电流的概念。 (物理观念) 2.根据磁通量的变判断是否产生感应电流。 (科学思维) 3.通过实验探究归纳概括出利用磁场产生电流的条件。 (科学探究) 4.在探究实验过中,体验合作的快乐,同时培养合作学习的习惯。 (科学态度与责任)
高端教学引领
【教学建议】
1.电磁感应现象:
任务 建议
法拉第实验 读教材追寻法拉第的足迹了解什么是电磁感应现象
2.产生感应电流的条件:
任务 建议
总结产生感应电流的条件 通过典型的演示实验总结出产生感应电流的条件
【情境导引】
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”的指针也随之摆动;这就是最早的发电机,如图所示。
问题导引:
(1)磁生电被称为什么现象
(2)怎么样才能产生感应电流
课前自主学习
1.电流的磁效应:
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转,这种作用称为电流的磁效应。
2.电磁感应现象:
1831年,英国物理学家法拉第发现了“磁生电”的现象,这种现象叫作电磁感应现象,产生的电流叫感应电流。
3.产生感应电流的条件:
(1)闭合回路;
(2)穿过闭合回路的磁通量变。
4.电磁感应现象发现的意义:
(1)电磁感应现象的发现使人们对电与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。
(2)电磁感应现象的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电气时代。
【易错辨析】
(1)法拉第发现了电磁感应现象。 ( )
(2)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。 ( )
(3)穿过闭合线圈的磁通量发生变,一定能产生感应电流。 ( )
(4)闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流。 ( )
提示:(1)√ (2)√ (3)√
(4)×。闭合线圈和磁场发生相对运动时,如果穿过闭合线圈的磁通量不变,闭合线圈中就没有感应电流。
课堂合作探究
主题 产生感应电流的条件
实验情境1
闭合回路的部分导体切割磁感线,如图。
【问题探究】
磁场中的导体如何运动才能产生感应电流
提示:当导体棒左右运动时,切割磁感线,有电流产生;导体棒上下平动时,不切割磁感线,没有电流产生。
实验情境2
把条形磁铁插入或拔出线圈,如图。
【问题探究】
条形磁铁在线圈中运动是否产生感应电流
提示:在闭合回路中,当线圈和磁铁发生相对运动时,回路中有感应电流;当磁铁相对线圈静止时,回路中无感应电流。
实验情境3
如图,模拟法拉第的实验
【问题探究】
改变线圈A中的电流,线圈B中是否产生感应电流
提示:只有当线圈A中电流变时,线圈B中才有电流产生。
【结论生成】
感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变,所以判断感应电流有无时:
1.明确导体回路是否闭合。
2.判断穿过回路的磁通量是否发生变。穿过闭合导体回路的磁通量发生变,大致有以下几种情况。
(1)磁感应强度B不变,线圈面积S发生变,例如闭合导体回路的一部分导体切割磁感线时。
(2)线圈面积S不变,磁感应强度B发生变,例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生,而螺线管中的电流变时。
(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变,此时可由ΔΦ=|Φ2-Φ1|计算并判断磁通量是否变。
(4)线圈面积S不变,磁感应强度B也不变,但二者之间夹角发生变,例如线圈在磁场中转动时。
[特别提醒]
电路闭合、磁通量变,是产生感应电流的两个条件,缺一不可。闭合电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件,如果穿过闭合电路的磁通量很大但不变,那么也不会产生感应电流。
【典例示范】
为观察电磁感应现象,某学生将电流计、螺线管A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路。
(1)当接通和断开开关时,电流计的指针都没有偏转,其原因是 ( )
A.开关位置接错 B.电流计的正、负极接反
C.线圈B的3、4接头接反 D.蓄电池的正、负极接反
(2)在开始实验之前,需要先确定电流计指针偏转向与电流向之间的关系,为此还需要的器材是 , 具体法是 。
【解析】(1)因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变,由电路图可知,若把开关接在螺线管B所在电路,因与1、2接头相连的电路电流不改变,所以不可能有感应电流,电流计也不可能偏转,开关应接在螺线管A与电源之间。
(2)利用正负极已确定的干电池,与电流计和保护电阻串联,可以确定电流的流向与电流计指针偏转向的关系。
答案:(1)A (2)一节干电池、保护电阻 用一节干电池与电流计、保护电阻串联连接,确定电流的流向与电流计指针偏转向的关系
[规律法]分析磁通量发生变的因素
由Φ=BScosθ可知,以下三种情况都可以引起磁通量发生变:
①磁感应强度B发生变;
②线圈的面积S发生变;
③磁感应强度B的垂直平面与面积S之间的夹角θ发生变。
【探究训练】
(2025·济南高二检测)如图所示,一个三角形导体线圈ABC位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一平面内,AB边与导线平行。已知到无限长直导线的距离为r处的磁感应强度大小B=k(k为常量)。下列说法正确的是 ( )
A.在这个平面内,线圈远离导线移动,线圈中没有感应电流
B.在这个平面内,线圈平行于导线左右移动,线圈中有感应电流
C.仅使导线中电流I的大小随时间均匀增大,线圈中没有感应电流
D.仅让线圈绕AB边向纸面内转动,线圈中有感应电流
【解析】选D。线圈远离导线移动时,穿过闭合回路的磁通量减小,线圈中有感应电流,A错误;线图平行于导线左右移动,穿过闭合回路的磁通量不变,线圈中没有感应电流,B错误;导线中的电流大小改变,穿过闭合回路的磁通量改变,线圈中一定有感应电流,C错误;线圈绕AB边向纸面内转动,穿过闭合回路的磁通量变,线图中有感应电流,D正确。
【课堂回眸】
课堂学业达标
1.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,但部反向,在这个变的瞬间闭合回路中有感应电流
【解析】选D。产生感应电流的条件是闭合回路和磁通量变,闭合电路的导体做切割磁感线的运动,由于磁通量是否变未知,所以不一定有感应电流,A错;整个闭合回路从磁场中出来时,由于最初闭合回路和磁场的关系未知,当最初闭合回路所在平面和磁场平行时,磁通量为0,出来时磁通量同样为0,没有变,所以没有感应电流,B错;感应电流与磁通量的大小无关,C错。
2.如图,a为圆形金属环,b为直导线,且b垂直环面穿过圆环中心 ( )
A.若直导线b中通入恒定电流,金属环a中会产生感应电流
B.若直导线b中通入交变电流,金属环a中会产生感应电流
C.若直导线b中通入恒定电流,同时让直导线b绕过圆环中心的水平轴在竖直平面内转动,金属环a中会产生感应电流
D.以上三种说法均不对
【解析】选D。产生感应电流的条件是闭合回路和磁通量变,当直导线b竖直时,不管b中通入什么样的电流,b产生的磁场都是和a平行,所以a中的磁通量始终为0,所以A、B错。当直导线b绕过圆环中心的水平轴在竖直平面内转动时,a环内穿入与穿出的磁通量相等,总的磁通量为0,所以不会产生感应电流,所以C错,D对。
3.(2024·德州高二检测)如各图所示的线圈或回路中能产生感应电流的是 ( )
A.甲图中条形磁铁靠近圆环的过
B.乙图中条形磁铁插入线圈的过
C.丙图中在垂直磁场平面内两导体棒在金属导轨上分别以v、2v做匀速直线运动
D.丁图中水平放置的圆形线框直径的正上有一水平通电直导线,电流逐渐增大
【解析】选B。 甲图中圆环不闭合,不会产生感应电流,故A错误;乙图中条形磁铁插入线圈的过,穿过线圈的磁通量增加,则会产生感应电流,故B正确;丙图中在垂直磁场平面内两导体棒在金属导轨上分别以v、2v做匀速直线运动,则穿过闭合回路的磁通量不变,则不会产生感应电流,故C错误;丁图中水平放置的圆形线框直径的正上有一水平通电直导线,电流逐渐增大时,穿过线圈的磁通量总是为零,则不会产生感应电流,故D错误。
