第一节 电磁感应现象
1.知道什么是电磁感应现象． 2.了解产生感应电流的条件．(重点) 3.通过观察演示实验，归纳、概括出利用磁场产生电流的条件，培养观察、概括能力．(重点＋难点)
一、划时代的发现
电磁感应现象是英国物理学家法拉第在奥斯特发现电流磁效应的启发下，经过十年艰苦探索发现的．
二、电磁感应现象
1．电磁感应：闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就产生电流，这种由磁产生电的现象叫电磁感应．
2．感应电流：由电磁感应产生的电流叫感应电流．
三、电磁感应的产生条件
1．磁通量
穿过某一个闭合回路的磁通量的大小用穿过闭合回路的磁感线条数的多少来表示，与回路的面积和磁场的磁感应强度的大小和方向有关．
2．产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．
(1)穿过闭合回路的磁通量很大，是否能在闭合回路中产生感应电流？
(2)在磁感应强度B不变的条件下，能否使闭合回路中产生感应电流？
提示：(1)不一定．产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化．关键在“变化”两字上，穿过闭合回路的磁通量很大时，回路中的磁通量可能变化，也可能不变化．
(2)能．在磁感应强度B不变的条件下，改变闭合回路的面积，即可使穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流．
磁通量的变化[学生用书P40]
1．影响磁通量大小的因素：穿过一个闭合电路(或一个面)的磁通量与该面的面积、磁感应强度以及该面与磁场方向的夹角有关．夹角一定时，面积越大，磁场越强，则磁通量越大；磁通量还随该面与磁场方向的夹角的改变而改变．
2．磁通量的变化
引起穿过某电路的磁通量发生变化，一般有以下三种情况：
(1)磁场本身发生变化，如磁场的强弱或方向随时间或空间的变化而变化；
(2)电路自身发生变化，如电路的面积发生变化，或与磁场方向的夹角改变；
(3)磁场变化的同时，电路的面积也发生变化．
磁通量是有方向的标量，当磁感线沿相反方向穿过同一平面时，磁通量等于穿过该平面的磁感线的净剩条数，即相互抵消后剩下的磁感线的条数．
如图所示，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( )
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
1.如图，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于导线左右对称，b和c的右侧平齐．通过a、b和c三个线框的磁通量分别为Φa、Φb和Φc，则( )
A．Φa>Φb>Φc
B．Φa＝Φb＝Φc
C．Φa<Φb＝Φc
D．Φa<Φb<Φc
解析：选D.穿过线框a的磁通量Φa＝0，离导线越近，磁场越强，故Φb<Φc，选项D正确．
感应电流的产生条件[学生用书P41]
1．产生感应电流的常见类型有以下几种
(1)导线ab切割磁感线时，闭合回路产生电流．(如图甲)
(2)磁铁插入或拔出线圈时，回路中产生电流．(如图乙)
(3)如图丙，当开关S闭合或断开时，回路B中产生电流．滑动变阻器的滑片向上或向下滑时，回路B中产生电流．
2．产生电磁感应现象的条件，归根结底是穿过闭合电路的磁通量发生变化．
产生感应电流的条件是磁通量的变化而不是磁通量的有无或大小．即使闭合电路中有很强的磁场，其磁通量尽管很大，但不发生变化时，仍无电磁感应现象出现．
若某处的地磁场为匀强磁场，一同学在该处手拿矩形线圈面向南方，如图所示，则能够使线圈中产生感应电流的操作是( )
A．上下移动线圈
B．南北移动线圈
C．东西移动线圈
D．将线圈转到水平
[解析] 根据感应电流的产生条件，只要让通过线圈中的磁通量发生变化，就能产生感应电流．根据该处地磁场分布，无论线圈是上下、南北、还是东西移动，通过线圈的磁通量均不变，不能产生感应电流．而D项操作，线圈中的磁通量发生变化，能产生感应电流．
[答案] D
2.在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成闭合电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内，a、b、c三个闭合金属圆环，位置如图所示，当滑动变阻器滑动触头左右滑动时，能产生感应电流的圆环是( )
A．a、b两环 B．b、c两环
C．a、c两环 D．a、b、c三个环
解析：选A.滑动触头左右滑动时，引起电路中电流变化，从而引起闭合铁芯中的磁通量变化，a、b两圆环中的磁通量必然随之变化，引起感应电流的产生，而c环中有两股铁芯同时穿过，穿入和穿出的磁通量始终相等，合磁通量为零，所以c中不能产生感应电流．
线框在非匀强磁场中的运动[学生用书P41]
(多选)如图所示，竖直放置的长直导线通有图示方向的恒定电流I，有一闭合矩形金属框abcd与导线在同一平面内，在下列情况中，能在线框中产生感应电流的是( )
A．线框向下平动
B．线框向右平动
C．线框以ab为轴转动
D．线框以直导线为轴转动
[审题指导] 解答本题的关键是准确掌握通电直导线周围磁感线的空间分布，然后根据线圈的运动判断通过线圈的磁通量是否变化．
[解析] 闭合线框abcd若平行于导线向下平动，穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故A错；线框若垂直于导线向右平动，远离导线，则线框中的磁感应强度减小，穿过线框的磁通量减小，故B对；线框在图示位置磁通量最大，若线框以ab为轴转动，则磁通量变小，故C对；若线框以导线为轴转动，在任何情况下磁感线与线框所在平面均垂直，磁通量不变，故D错；所以本题正确答案为B、C.
[答案] BC
eq \a\vs4\al()
(1)误认为通电直导线周围的磁场是非匀强磁场，各处磁场不同，当线框向下平动或以直导线为轴转动时磁通量一定变化，会产生感应电流；
(2)误将通电直导线周围的磁场当成了匀强磁场，认为向右平动时不会发生磁通量的变化，不会产生感应电流．
[随堂检测] [学生用书P42]
1．首先发现电磁感应现象的科学家是( )
答案：D
2．下列现象中反映电磁感应现象的是( )
解析：选C.带静电的橡胶棒吸引小纸屑，说明带电体能吸引轻小物体，A项错误；奥斯特实验中，导线通电后，其下方的小磁针偏转，表明通电导线周围存在磁场，即电能生磁，反映了电流的磁效应，B项错误；交流发电机工作原理是电磁感应，C项正确；磁铁吸引铁钉，说明磁体能吸引铁类物质，D项错误．
3．磁通量的大小可以用穿过线圈的磁感线条数来表示，关于磁通量的大小，下列说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁感线条数越多，磁通量越大
B．穿过线圈的磁感线条数越少，磁通量越大
C．穿过线圈的磁感线条数为零，磁通量不为零
D．穿过线圈的磁感线条数为零，磁通量为零
解析：选D.磁通量的大小可以用穿过线圈的磁感线条数来衡量，穿过线圈的磁感线净条数越多，磁通量越大，A、B错；当穿过线圈的磁感线条数为零时，磁通量也为零，C错，D对．
4．下列各图中能产生感应电流的是( )
解析：选B.产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化，选项A中磁通量没有变化，选项C、D中穿过线框的磁通量都为零，没有变化，只有选项B中穿过线框的磁通量减少，符合条件的只有选项B.
5．把一个铜环放在匀强磁场中，使环的平面与磁场的方向垂直，如图甲所示，如果使环沿着磁场的方向移动，铜环中________(填“能”或“不能”)产生感应电流，因为__________________．如果磁场是不均匀的，如图乙所示，铜环中________(填“能”或“不能”)产生感应电流，因为__________________．
答案：不能 穿过铜环的磁通量不变 能 穿过铜环的磁通量发生变化
[课时作业] [学生用书P95(单独成册)]
一、单项选择题
1.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”．在如图所示的磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0.下列判断正确的是( )
A．Φ1最大 B．Φ2最大
C．Φ3最大 D．Φ1、Φ2、Φ3相等
解析：选A.磁通量可以用“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”来形象地理解，穿过闭合回路的磁感线条数越多磁通量就越大，反之越小，根据题图可知，线圈S1的磁通量大于线圈S2的磁通量大于线圈S3的磁通量，故选项A正确．
2.如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有( )
A．Φ1＞Φ2 B．Φ1＝Φ2
C．Φ1＜Φ2 D．无法确定
解析：选B.由题图知，穿过圆环1、2的磁感线条数相等，故Φ1＝Φ2.
3．下列现象中涉及电磁感应的是( )
解析：选B.A、D是磁场对运动电荷的作用，C是磁场对电流的作用，B是利用电磁感应现象．
4．某部小说中描述一种窃听电话：窃听者将并排在一起的两根电话线分开，在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线，这条导线与电话线是绝缘的，如图所示．下列说法正确的是( )
A．不能窃听到电话，因为电话线中电流太小
B．不能窃听到电话，因为电话线与耳机没有接通
C．可以窃听到电话，因为电话中的电流是恒定电流，在耳机电路中引起感应电流
D．可以窃听到电话，因为电话中的电流是交变电流，在耳机电路中引起感应电流
解析：选D.电话中电流是交变电流，因此电话线周围产生变化的磁场．通过耳机这个闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流，故D对．
5.如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字回路中有感应电流通过，则一定有( )
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1＝v2 D．v1≠v2
解析：选D.只要v1、v2速度不相等时，回路的面积发生变化，就会引起磁通量变化而产生感应电流．
6.如图所示，线圈、滑动变阻器和电源组成图示回路，A为线圈下方一闭合线圈，线圈A中不能产生感应电流的操作是( )
A．S接通瞬间
B．滑动变阻器触头P左移
C．线圈A水平移动
D．滑动变阻器触头P在最左端不动
解析：选D.感应电流的产生条件是闭合回路中磁通量发生变化，故可判定D项不能产生感应电流．
二、多项选择题
7．关于磁通量的概念，下列说法正确的是( )
A．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大
B．穿过线圈的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零
C．磁感应强度越大、线圈面积越大，则磁通量越大
D．穿过线圈的磁通量大小可以用穿过线圈的磁感线条数来衡量
解析：选BD.穿过某一线圈的磁通量大小，与磁场强弱、线圈面积大小以及线圈平面与磁场方向的夹角有关．当二者垂直时有Φ＝BS，平行时Φ＝0.故只有B、D正确．
8．下列四个选项中，线圈abcd在磁场中运动能产生感应电流的是( )
解析：选AC.A、C线圈中磁通量发生改变，产生感应电流，B、D线圈中磁通量不变，没有感应电流．选A、C.
9．麦克风是常用的一种电子设备，它的本质就是一个小型传感器，把声音信号转变成电信号，它的种类比较多，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，该线圈处在柱形永磁体的辐射状磁场中，当声音使膜片振动时，就能将声音信号转变成电信号，下列说法正确的是( )
动圈式话筒结构图
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应现象工作的
C．膜片振动时，线圈内不会产生感应电流
D．膜片振动时，线圈内会产生感应电流
解析：选BD.当声音使膜片振动时，膜片后的金属线圈随之振动，线圈就会切割永磁体磁场的磁感线，产生感应电流，声音的强弱不同，产生的感应电流的强弱也就不同，从而将声音信号转变成电信号，这就是电磁感应现象，所以，选项B、D正确．
10.如图所示，矩形线框abcd与磁场方向垂直，且一半在匀强磁场内，另一半在磁场外．要使线框中产生感应电流，下列方法中可行的是( )
A．以ad边为轴转动
B．以中心线OO′为轴转动
C．以ab边为轴转动(小于60°)
D．以cd边为轴转动(小于60°)
解析：选ABC.当线框以ad边为轴或以中心线OO′为轴转动时，在磁场中的投影面积S在变化，因而有磁通量Φ的变化，有感应电流的产生，选项A、B是可行的．当线框以ab边为轴转动(小于60°)时，在磁场中的投影面积S减小，因而磁通量Φ减小，也有感应电流，选项C是可行的．当线框以cd边为轴转动(小于60°)时，虽然整个线框在垂直于磁感应强度方向上的投影面积减小，但在磁场内的那部分投影面积并未改变，据公式Φ＝B·S，穿过线框平面的磁通量不变，无感应电流．
三、非选择题
11．在做电磁感应现象的实验时我们将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按图连接，在开关闭合瞬间发现电流计指针____________，当电路达到稳定状态时发现电流计指针____________，当滑动变阻器的滑片左右移动和断开开关时发现电流计指针____________．
解析：在开关闭合瞬间、滑动变阻器的滑片左右移动和断开开关时，电路中的电流发生变化，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，电流计指针偏转；当电路中的电流达到稳定状态时，电路中的电流不变化，穿过线圈的磁通量不发生变化，不产生感应电流，电流计指针不偏转．
答案：偏转 不偏转 偏转
12.匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为l，且l＞d，线框以速度v通过磁场区域，如图所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内，求线框中没有感应电流的时间．
解析：如图所示为线框穿过磁场的整个过程，
线圈匀速通过此过程持续的时间
t1＝ ①
线框在运动中只有bc边切割磁感线(ad边未进入磁场)和ad边切割磁感线(bc边已出磁场)时才产生感应电流，其有感应电流的时间
t2＝ ②
线框中没有感应电流的时间t＝t1－t2 ③
解①②③得t＝.
答案：
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第三章 电磁感应
第三章 电磁感应
第三章
DI SAN ZHANG
电磁感应
预习导学新知探究
梳理知识·夯实基础
多维课堂,师生动
突破疑难·讲练提升
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随堂演练巩固提升
以练促学·补短扬长
