导学案1 电磁感应现象 产生感应电流的条件
[目标定位] 1.知道奥斯特发现了电流的磁效应、法拉第发现了电磁感应现象.2.知道磁通量和磁通量变化量的含义.3.知道感应电流的产生条件．
一、电磁感应的发现
[问题设计]
自然界万事万物都是相互联系、相互作用的．奥斯特发现了电流能在其周围产生磁效应，启迪人们思考：磁体能在附近导线中感应出电流吗？谁第一个发现了“磁生电”现象？
答案 磁体能在附近导线中感应出电流，第一个发现了“磁生电”现象的是科学家法拉第．
[要点提炼]
1．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．揭示出通电导线周围有磁场，表明了电能生磁．
2．1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象．产生的电流叫做感应电流．
他把可以产生电磁感应的情况概括为五类：变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体．更概括地说，如果所研究的电路中磁通量发生变化，在这个电路中就会发生电磁感应．
二、磁通量及其变化
[问题设计]
如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：
图1
(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？
(2)若框架绕OO′转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？
(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
(4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量变化量为多少？
答案 (1)BS (2)BS (3)－BS (4)－2BS
[要点提炼]
1．磁通量
(1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为Φ.在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数．
(2)公式：Φ＝BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积．所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为θ时，磁通量Φ＝BSsin_θ，如图2所示．
图2
(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb.
(4)注意：①磁通量是标量，但有正、负之分．一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”．②磁通量与平面的匝数无关．(填“有关”或“无关”)
2．磁通量的变化量ΔΦ
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.
(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.
特别提醒 计算穿过某一面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS.
三、产生感应电流的条件
[问题设计]
1．实验1：如图3所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．(填“有”或“无”)
图3
图4
2．实验2：如图4所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)
3．实验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)．
图5
4．上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件.
实验1
闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S变化
共同原因：闭合电路中磁通量发生变化
实验2
闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变
实验3
闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变
总结 实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”．
[要点提炼]
1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如图6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线．
图6
(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁．如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去．
[延伸思考] 电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？
答案 当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象．
一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算
例1 如图7所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是( )
图7
A．先减小后增大
B．始终减小
C．始终增大
D．先增大后减小
解析 线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框的磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对．
答案 A
例2 如图8所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：
图8
(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；
(2)磁通量的变化量ΔΦ.
解析 (1)解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝Ssin θ，所以Φ1＝BSsin θ.在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′＝Scos θ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝－BScos θ.
解法二：
如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解，得B上＝Bsin θ，B左＝Bcos θ
所以Φ1＝B上S＝BSsin θ，
Φ2＝－B左S＝－BScos θ.
(2)ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ
＝－BS(cos θ＋sin θ)．
答案 (1)BSsin θ －BScos θ (2)－BS(cos θ＋sin θ)
二、产生感应电流的分析判断及实验探究
例3 如图9所示，在匀强磁场中的矩形金属导轨上有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则( )
图9
A．断开开关S，ab中有感应电流
B．闭合开关S，ab中有感应电流
C．无论断开还是闭合开关S，ab中都有感应电流
D．无论断开还是闭合开关S，ab中都没有感应电流
解析 两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故选项A、C错误；若闭合开关S，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故选项B正确，D错误．
答案 B
针对训练 在一长直导线中通以如图10所示的恒定电流，某一闭合导线环(环面与导线垂直，长直导线通过环的中心)套在长直导线上，当发生以下变化时，导线环中可能产生感应电流的是( )
图10
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针(或逆时针)转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
答案 C
解析 产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生改变，在题图所示位置导线环中没有磁通量，A、B、D没有使穿过导线环的磁通量发生改变，所以都错，本题选C.
例4 在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图11所示．它们是①电流表；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)．试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
图11
答案 连接电路如图所示
1．(对电磁感应现象的认识)下列关于电磁感应现象的认识，正确的是( )
A．它最先是由奥斯特通过实验发现的
B．它说明了电流周围存在磁场
C．它说明了闭合电路中磁通量变化时会产生电流
D．它说明了电流在磁场中会受到安培力
答案 C
解析 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；电流周围存在磁场是电流的磁效应，故B错误；变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；电磁感应现象并没有说明电流在磁场中会受到安培力的原因，故D错误．
2．(对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解)
如图12所示一矩形线框，从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ( )
图12
A．一直增加
B．一直减少
C．先增加后减少
D．先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少
答案 D
解析 离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大；当线框从跨在导线上向右运动时，磁通量减小；当导线在线框正中央时，磁通量为零；从该位置向右，磁通量又增大；当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小．故A、B、C错误，D正确．
3．(产生感应电流的分析判断)如图13所示，
开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列方法中不可行的是( )
图13
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动
C．以ad边为轴转动(小于60°)
D．以bc边为轴转动(小于60°)
答案 D
解析 将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．
当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．
当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．
4．(产生感应电流的分析判断)如图14所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是( )
图14
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
答案 A
解析 只要在通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流；同样，将开关断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流.
题组一 电磁感应现象的发现
1．奥斯特发现了电流的磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，通过对电流的磁效应的逆向思维，人们提出的问题是( )
A．电流具有热效应
B．电流具有磁效应
C．磁能生电
D．磁体具有磁化效应
答案 C
2．下面属于电磁感应现象的是( )
A．通电导体周围产生磁场
B．磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动
C．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象
D．电荷在磁场中定向移动形成电流
答案 C
解析 电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错误；感应电流在磁场中受到安培力作用，不是电磁感应现象，故B错误；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，所以不是电磁感应现象，故D错误．
题组二 对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解
3．关于磁通量，下列叙述正确的是 ( )
A．在匀强磁场中，穿过某一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积
B．在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大
C．把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大
D．同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大
答案 D
解析 磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积，A错误；线圈面积大，但投影面积不一定大，B错误；磁通量大，磁感应强度不一定大，C错误，D正确．
4．于磁通量的概念，以下说法中正确的是 ( )
A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大
C．穿过线圈的磁通量为零时，但磁感应强度不一定为零
D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的
答案 C
解析 根据磁通量的定义，Φ＝B·S·sin θ，因此A、B选项错误；穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零；磁通量发生变化，可能是面积变化引起的，也可能是磁场变化引起的，D错．
5.如图1所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 ( )
图1
A．πBR2 B．πBr2
C．nπBR2 D．nπBr2
答案 B
解析 由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2；磁通量与线圈的匝数无关．故B正确．
题组三 产生感应电流的分析判断
6．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是( )
A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生
B．闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流
D．只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流产生
答案 C
解析 产生感应电流的条件：(1)闭合电路；(2)磁通量Φ发生变化，两个条件缺一不可．
7．下图中能产生感应电流的是( )
答案 B
解析 根据产生感应电流的条件判断，A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．
8．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
答案 D
解析 产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.
9.如图2所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d＞L，则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于( )
图2
A. B. C. D.
答案 C
解析 只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流．
10.如图3所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )
图3
A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
答案 C
解析 四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流．C中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确．
11.为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图4所示的实验电路．当闭合和断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )
图4
A．开关位置接错
B．电流表的正、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
答案 A
解析 因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在B与电流表之间，因与1、2接头相连的电路在闭合和断开开关时，电流不改变，所以不可能有感应电流，电流表也不可能偏转，开关应接在A与电源之间．
12.如图5所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，关于导线cd中是否产生感应电流的说法，正确的是 ( )
图5
A．开关S闭合瞬间产生感应电流
B．开关S断开瞬间不产生感应电流
C．开关S闭合，滑动触头左、右滑动时产生感应电流
D．开关S闭合，滑动触头不动时产生感应电流
答案 AC
解析 开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左、右滑动的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流．
13．如图6所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一接有小灯泡的闭合多匝线圈，下列关于小灯泡发光说法正确的是( )
图6
A．闭合开关后小灯泡可能发光
B．若闭合开关后小灯泡发光，则再将B线圈靠近A，则小灯泡更亮
C．闭合开关瞬间，小灯泡才能发光
D．若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，小灯泡可能会发光
答案 AB
解析 闭合开关后，A中有交变电流，B中就会有变化的磁场，则B中有感应电流，若电流足够大，小灯泡可能发
光，A正确，C、D错误；若闭合开关后小灯泡发光，再将B线圈靠近A，磁场变强，所以小灯泡会更亮，B正确．
14.如图7所示，固定于水平面上的金属架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．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使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，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
图7
答案 B＝
解析 要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化
在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)
由Φ1＝Φ2得B＝.
电磁感应现象 产生感应电流的条件
一、单项选择题
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，在对以下几位物理学家所作的科学贡献的叙述中，不正确的是（ ）．
A．库仑发现了电流的磁效应
B．焦耳发现了焦耳定律
C．法拉第通过实验发现了磁场产生电流的条件和规律
D．牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
2．某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是（ ）．
A．开关位置接错
B．电流表的正、负极接反
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正、负极接反
3．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量．如下图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（ ）．
A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．无法确定
二、双项选择题
4．一个闭合线圈中没有感应电流产生，由此可以得出（ ）．
A．该时该地一定没有磁场
B．该时该地一定没有磁场的变化
C．穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
5．如下图所示，竖直通电直导线与闭合导线环的平面垂直，且过圆环中心，则下列说法正确的是（ ）．
A．电流增强或减弱时，环中无感应电流
B．环竖直向上或向下运动时，环中有感应电流
C．环以导线为轴，在垂直于电流的平面内转动时，环中有感应电流
D．环以自身的任意一条直径为轴转动时，环中无感应电流
6．如图，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ，导轨间距离为l，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们分别以速度v1、v2做匀速直线运动，下列哪种情形回路中有电流通过（ ）．
A．v1＝v2 B．v1＞v2 C．v1＜v2 D．以上说法都不对
三、非选择题
7．边长L＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面间的夹角θ＝30°，如下图所示，磁感应强度随时间变化的规律为B＝（2＋3t）T，则第3s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
8．矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，如图甲所示，初位置时线圈平面与B平行．求：
（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
（2）当线框绕轴沿甲图所示方向转过60°时，磁通量Φ1为多少？这一过程中磁通量的变化量ΔΦ1为多少？
（3）当线框绕轴沿图示方向由乙图中的60°位置再转过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中ΔΦ2＝Φ2－Φ1为多少？
参考答案
1．答案：A
解析：奥斯特发现了电流的磁效应．A项错．
2．答案：A
解析：题图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断．而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，电流的有无，导致磁场变化，进而产生感应电流的情况，但题图中的接法却达不到目的．
3．答案：C
解析：设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强．若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2，故有ΔΦ1＜ΔΦ2．
4．答案：CD
解析：闭合线圈中没有感应电流说明穿过线圈的磁通量没有变化，不能说明该地没有磁场，也不能说明磁场没有变化．
5．答案：AD
解析：无论导线中电流是否变化，环竖直上下运动还是以导线为轴转动，或以自身的任意一条直径为轴转动，穿过闭合导线环的磁通量都保持为零，没有变化，都不会产生感应电流．
6．答案：BC
解析：只要两杆速度不同，穿过闭合回路的磁通量就会变化，回路中就有感应电流．选项A中v1＝v2时，闭合回路的面积不变，在匀强磁场方磁通量也不会变，所以回路中没有感应电流产生；选项B中v1＞v2，两金属杆1、2间距离减小，回路面积减小，使磁通量减小，会在回路中产生感应电流；同理选项C会使回路中磁通量变大，也会产生感应电流，所以选项BC正确．
7．答案：1.5×10－2Wb
解析：闭合导体回路的面积S不变，B变化，只要求出第3 s始末的Φ，即可求出ΔΦ．
第3 s内是从第2 s末到第3 s末，所以第2 s末的磁感应强度为B1＝（2＋3×2）T＝8 T，第3 s末的磁感应强度为B2＝（2＋3×3）T＝11 T．
磁通量的变化量为
ΔΦ＝ΔB·Ssin θ＝（11－8）×0.12×sin 30°Wb＝1.5×10－2Wb．
8．答案：（1）0 （2） （3） 0
解析：（1）当处于甲图所示位置时，从俯视图乙图可以看出没有磁感线穿过矩形线框，故Φ0＝0．
（2）当绕轴（从上往下看）沿逆时针方向转动60°到a′d′位置时，线框与B的夹角为60°．
所以Φ1＝B·Ssin 60°＝Bl1l2，ΔΦ1＝Φ1－Φ0＝Bl1l2．
（3）当再由a′d′位置逆时针转60°到a″d″位置时，线框与B的夹角为120°，所以Φ2＝B·Ssin 120°＝Bl1l2，
ΔΦ2＝Φ2－Φ1＝Bl1l2－Bl1l2＝0．
课件34张PPT。
[目标定位] 1.了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神.2.知道感应电流的产生条件.3.能够运用感应电流的产生条件判断感应电流能否产生.一、电磁感应的探索历程1.电生磁：1820年，丹麦物理学家_________发现了电流的磁效应.
2.磁生电：(1)“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家_________发现了电磁感应现象.
(2)法拉第把引起电流的原因概括为五类：① _______________ ；②变化着的磁场；
③运动的恒定电流；④运动的_________ ；⑤在磁场中运动的导体.
3.电磁感应现象和感应电流：由_________的现象，叫做电磁感应现象.由电磁感应现象产生的_________ ，叫感应电流.奥斯特法拉第变化着的电流磁铁磁生电电流【深度思考】
电流的磁效应与电磁感应有什么区别？
答案 电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”.电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”.“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象，弄清现象的因果关系是关键.【例1】 下列属于电磁感应现象的是( )
A.通电导体周围产生磁场
B.磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动
C.由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流
D.电荷在磁场中定向移动形成电流解析 根据引起电流原因的五类情况可知，导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流为电磁感应现象.故选项C正确.
答案 C二、深化理解磁通量及其变化BS1.磁通量的计算
(1)B与S垂直时：Φ＝ _________ ，S为线圈的有效面积.如图1(a)所示.
(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥＝B⊥S，S⊥为线圈在_________方向上的投影面积.B⊥为B在_________方向上的分量.如图1(b)、(c)所示.
垂直磁场垂直于S(3)某线圈所围面积内有不同方向的磁场时，规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为_____，求其代数和，如图1(d)所示.图1负2.磁通量是_____量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的磁感线穿入正方向相同、相反.
3.磁通量的变化大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变， ______________发生变化.如图2(a)所示.
(2)有效面积S不变， _______________发生变化.
如图2(b)所示.
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.如图2(c)所示.图2标有效面积S磁感应强度B4.用磁感线的条数表示磁通量.当回路中有不同方向的磁感线穿过时，磁通量是指穿过某一面磁感线的“净”条数，即不同方向的磁感线的条数差.
【深度思考】
将两个同圆心但大小不同的线圈套在条形磁铁上，通过哪个线圈的磁通量大？
答案 通过小线圈的磁通量大.若穿过某一平面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该面的合磁通量为磁感线的净条数.【例2】 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图3所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )图3A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定
解析 设闭合线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强，故Φ1>Φ2.
将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向).故选项为C正确.
答案 C磁通量虽然是标量，但有正、负.该题中线框由位置1平移到位置2和绕cd边翻转到位置2时，在位置2的磁通量大小都相等，但磁感线穿入的方向相反.【例3】 边长L＝10 cm的正方形线框有10匝，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图4所示，磁感应强度随时间的变化规律为B＝2＋3t(T)，求：图4(1)2 s末穿过线框的磁通量.
(2)第3 s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ.(1)求解磁通量的变化量时要取有效面积；
(2)磁通量的变化与线圈的匝数无关；
(3)磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正、负不同.三、探究感应电流的产生条件图5实验1.利用蹄形磁铁的磁场
如图5所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路.实验操作及现象如下：无无有实验2.利用条形磁铁的磁场
如图6所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管.实验操作及现象如下：图6有无有有无有实验3.利用通电螺线管的磁场
如图7所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面.实验操作及现象如下：图7有有无有归纳结论：产生感应电流的条件
(1)电路_________ ；
(2) ___________________.
如果电路不闭合，不会产生感应电流，但仍会产生感应电动势，就像直流电路一样，电路不闭合，没有电流，但电源仍然存在.闭合磁通量发生变化【深度思考】
在螺线管A(如图8甲所示)中电流随时间变化的图象如图8乙所示，则t＝t0时刻线圈B中有感应电流吗？答案 有.虽然此时穿过B的磁通量为0，但磁通量在变化，感应电流的产生与Φ无关，取决于Φ是否发生变化.【例4】 下图中能产生感应电流的是( )解析 根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流.
答案 B(1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可.
(2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，某时刻磁通量虽然是零，但是如果在变化，仍然可以产生感应电流.1.(磁通量的理解)如图9所示，一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为2 cm.现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm，10匝，B线圈半径为0.5 cm，20匝.则：图9(1)在磁感应强度减为B2＝0.4 T的过程中，A线圈中的磁通量改变多少？
(2)当磁场转过30°角的过程中，B线圈中磁通量改变多少？答案 (1)1.256×10－4 Wb (2)8.415×10－6 Wb
解析 (1)对A线圈：Φ1A＝B1πr，Φ2A＝B2πr.
磁通量改变量ΔΦA＝|Φ2A－Φ1A|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb.
(2)对B线圈：Φ1B＝Bπr2，磁场转过30°，线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2sin 60°，则Φ2B＝Bπr2sin 60°，
磁通量改变量ΔΦB＝|Φ2B－Φ1B|＝Bπr2(1－sin 60°)
＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb
＝8.415×10－6 Wb.2.(电磁感应现象的产生)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案 D
解析 产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量发生变化.选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.3.(产生感应电流的判断)如图10所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框不产生感应电流的是( )图10A.导线中的电流变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
D.线框以AB边为轴转动
答案 C图114.(磁通量的变化)一电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成θ＝45°角(如图11所示).当导线框以ab边为轴顺时针转过90°的过程中，穿过导线框abcd的磁通量的变化量ΔΦ＝____________.
