第一节 电磁感应现象的发现
1.理解什么是电磁感应现象． 2.掌握产生感应电流的条件． 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、概括的能力．
一、法拉第与电磁感应现象
1．划时代的发现：自1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应后，于1831年英国物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力，终于发现了电磁感应现象，验证了磁场也能产生电流的设想．
2．电磁感应现象：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种由于磁通量的变化而产生电流的现象，叫做电磁感应现象．
3．感应电流：电磁感应现象中所产生的电流叫感应电流．
4．产生感应电流的条件：只要闭合电路的磁通量变化，闭合电路就有电流产生．
1．初、高中学习的产生感应电流的条件本质是否相同？
提示：在初中学习的产生感应电流的条件是闭合回路的部分导体做切割磁感线运动，是由于闭合回路的部分导体做切割磁感线运动引起了回路面积的变化，进而改变穿过回路的磁通量，本质上是相同的．
二、感应电动势
1．电动势
(1)定义：描述电源将其他形式的能量转换成电能的本领的物理量．
(2)符号：E.
(3)单位：伏，符号V.
2．感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电动势的那部分就相当于电源，在其它条件不变的情况下，感应电动势的大小决定了电路中感应电流的大小．
2．产生电磁感应现象的本质是什么？
提示：能量守恒是一个普遍适用的定律，同样适用于电磁感应现象中，当闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能，一定是其他形式的能转化而来，如课本实验，利用条形磁铁的磁场产生电流中，外力移动磁体而做功，消耗了机械能，增加了电能．
一、对磁通量的理解
1．对磁通量概念的理解
磁通量公式Φ＝BS中，B是匀强磁场的磁感应强度，S是与磁场方向垂直的面积，磁感应强度越强，穿过某一面积磁感线的条数越多，磁通量就越大，反之就越小，判断磁通量的变化，一般是根据穿过某一面积的磁感线的多少去判断的．
2．引起磁通量变化的原因
(1)闭合回路的面积S的变化引起磁通量的变化，如图2－1－1所示是通过导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变穿过回路的磁通量．
图2－1－1
(2)磁感应强度的变化引起磁通量的变化，如图2－1－2甲是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量；图2－1－2乙通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱，进而改变穿过回路的磁通量．
图2－1－2
即时应用? (即时突破，小试牛刀)
1．(双选)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.磁通量的多少可以用穿过某面积的磁感线条数多少表示，若B很大，而线圈与B平行，则Φ为零，故A、C错，B、D正确．
二、产生感应电流条件的理解
1．电磁感应现象产生的条件
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．关键在“变化”两字上，这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有、从有变无、从小变大、从大变小等等，例如闭合线圈从与磁感线平行的位置转到与磁感线垂直的位置；磁铁与闭合电路间的相对运动；产生磁通量的电路中的电源开关的接通与断开、调节电流大小的滑动变阻器的移动等等，都会使穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流．需要注意的是，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．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．
2．感应电流的产生条件
感应电流产生的条件可分为两条：一是电路闭合；二是磁通量变化，二者缺一不可．
即时应用? (即时突破，小试牛刀)
2．(单选)关于感应电动势和感应电流，下列说法中正确的是( )
A．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电动势
B．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流
C．不管电路是否闭合，只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电动势
D．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流
解析：选B.产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，不一定要电路闭合；而产生感应电流的条件一定是要电路闭合而且要磁通量发生变化．所以A、C、D错，B对．
eq \a\vs4\al() 磁通量变化情况的分析
(单选)如图2－1－3所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )
图2－1－3
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．保持不变
D．不能确定
[解析] 通电直导线产生的磁场的特点是：离导线越远，磁场越弱．当线圈向右运动时，由于磁场减弱，穿过线圈的磁通量将减少，所以只有B正确．
[答案] B
eq \a\vs4\al()
分析磁通量的变化，首先要明确通电直导线的磁场分布特点，搞清磁感线的疏密分布和方向，通过磁感线条数的变化去分析磁通量的变化．
eq \a\vs4\al() 实验能力的考查
(单选)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2－1－4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( )
图2－1－4
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
[解析] 图2－1－4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研究在开关通断瞬间，电流的变化，导致磁场变化，进而产生感应电流的情况，因而图中的接法达不到目的．
[答案] A
eq \a\vs4\al() 感应电流产生的条件判断
(单选)如图2－1－5所示，将一个矩形线圈ABCD放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流( )
图2－1－5
A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动
B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动
C．矩形线圈绕AB边做转动
D．矩形线圈绕BC边做转动
[思路点拨] 根据产生感应电流的条件可知，判断闭合线圈中是否产生感应电流，关键是判断线圈中磁通量是否发生变化．
[解析] 选项A中，矩形线圈做平行于磁感线的平移运动，磁通量不变化，无感应电流．
选项B中，矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动，磁通量不发生变化，始终为零，不产生感应电流．
选项C中，矩形线圈绕AB边转动，穿过线圈的磁通量必定变化，会产生感应电流．
选项D中，矩形线圈绕BC边转动，但没有磁感线穿过线圈，磁通量恒为零，不发生变化，线圈中没有感应电流，故只有选项C正确．
[答案] C
(双选)关于感应电流，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C．线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
解析：选CD.由感应电流的产生条件可判断C、D正确．
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6电磁感应现象的发现
1．(单选)在电磁感应现象中，下列说法正确的是( )
A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，电路内一定会产生感应电流
D．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流
答案：D
2．(单选)如图2－1－6所示，矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行，下列哪种情况线圈中能产生感应电流( )
图2－1－6
A．线圈围绕ab轴转动
B．线圈垂直纸面向外平移
C．线圈在纸面内向下平移
D．线圈绕cd轴转动
答案：A
3．(单选)如图2－1－7所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场方向垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是( )
图2－1－7
A．导体环保持水平方位在磁场中向上或向下运动
B．导体环保持水平方位向左或向右加速平动
C．导体环以垂直环面、通过环心的轴转动
D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动
解析：选D.分别以A、B、C选项方式移动导体环时，穿过导体环的磁通量不发生变化，故A、B、C错，而D项正确．
4．(双选)带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则( )
A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流产生
B．圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生
C．圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流产生
D．圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生
解析：选CD.带负电的圆环绕圆心旋转，产生环形电流，当圆环匀速转动时，产生的环形电流是稳定的，环形电流产生的磁场也是稳定的，穿过小闭合线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，当圆环做变速运动时，产生的环形电流是变化的，从而引起闭合小线圈中的磁场的磁通量变化，产生感应电流．
5．在图2－1－8所示的电路中，在开关S闭合的瞬间，电阻R上________感应电流产生；在开关S闭合后的一段时间里，电阻R上______感应电流产生；在开关S被切断的瞬间，电阻R上______感应电流产生．(填“无”或“有”)
图2－1－8
答案：有 无 有
[课时作业]
一、单项选择题
1．研究电磁感应现象并得到重要结论的科学家是( )
A．洛伦兹 B．库仑
C．奥斯特 D．法拉第
答案：D
2．关于磁通量的概念，下面的说法中正确的是( )
A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大
B．放在某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零
C．磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而引起的
D．磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变
解析：选C.磁通量的大小与磁感应强度、面积的大小以及是否垂直穿过有关，所以A、B、D错，C对．
3．在图2－1－9中，电流表与螺线管组成闭合电路，下列情况不能使电流表指针偏转的是( )
图2－1－9
A．将磁铁插入螺线管的过程中
B．磁铁放在螺线管中不动时
C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中
D．将磁铁从螺线管中向下拉出的过程中
解析：选B.电流表指针是否偏转，即判断是否产生感应电流，用穿过线圈的磁通量是否变化来判断是否产生感应电流．A、C、D都能使穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流，故A、C、D错误，答案选B.
4．图2－1－10中的小线圈与滑动变阻器、电源组成电路，而大线圈则与电流表组成闭合电路，不能使电流表指针偏转情形的是( )
图2－1－10
A．闭合电键后将小线圈插入大线圈的过程中
B．小线圈放在大线圈中，闭合电键后将小线圈拔出来的过程中
C．小线圈放在大线圈中不动
D．小线圈放在大线圈中不动，电键闭合，移动变阻器的滑片时
解析：选C.当小线圈放在大线圈中不动时，穿过大线圈的磁通量未发生变化，故不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，而其它选项过程均产生感应电流，故答案选C.
5．如图2－1－11所示，用导线做成的圆形闭合线圈与一通电直导线构成的几种位置组合，哪些组合中，在切断直导线中电流时，闭合线圈中会有电流产生( )
图2－1－11
答案：B
6．如图2－1－12所示的电路中，当电键S闭合后，为使灵敏电流计的指针偏转，下列说法中不可行的是( )
图2－1－12
A．将A线圈向左靠近B线圈
B．将电键S突然断开
C．保持右边电路电流不变
D．将滑动变阻器的阻值调小
解析：选C.在螺线管A中有磁通量的变化就引起螺线管B中的磁通量变化，所以将滑动变阻器的阻值调小，将电键S突然断开都能使磁通量发生变化，产生感应电流，使灵敏电流计的指针偏转，B、D可行．当线圈靠近的时候也可以使穿过B螺线管的磁通量变化，所以A也可行．答案选C.
7．磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为可匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b，如图2－1－13所示，不论是录音还是放音过程，磁带或磁隙软铁都会产生磁化现象．下面对于它们的录音、放音过程中主要工作原理的说法，正确的是( )
图2－1－13
A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用
D．录音和放音的主要原理都是电磁感应
解析：选A.放音的主要原理是利用磁头处的磁带的磁信号的变化，使磁场发生变化导致磁通量的变化产生电磁感应现象，录音的主要原理是电流的磁效应，所以只有A对．
二、双项选择题
8．如图2－1－14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( )
图2－1－14
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
解析：选BC.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．所以本题正确选项为B、C.
9．如图2－1－15所示，线圈abcd横穿过磁场区域B时，在以下所指的哪种情况下，线圈中有感应电流产生( )
图2－1－15
A．线圈进入磁场的过程中
B．整个线圈都在磁场中平动
C．线圈离开磁场的过程中
D．线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转
解析：选AC.进入磁场的过程中和离开磁场的过程中磁通量变化，有感应电流，所以A、C对．线圈整个都在磁场中平动时，磁通量不变，没有感应电流，所以B错．线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转，在旋转的过程中穿过线圈的磁通量不会变化，所以不产生感应电流，D错．
10．图2－1－16中能产生感应电流的是( )
图2－1－16
解析：选BC.A运动过程中磁通量不变化，D在运动的过程中穿过线圈的磁通量始终是零，所以B、C正确．
三、非选择题
11．如图2－1－17所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框abcd由实线位置在水平面内向右平动，逐渐移动到虚线位置，穿过线框的磁通量如何变化？
图2－1－17
解析：直线电流I产生的磁场的磁感线的形状是以导线上的点为圆心的在竖直平面的一组组同心圆．在电流I的右边磁感线的方向垂直水平面向内；在电流I的左边磁感线的方向垂直水平面向外．磁感线的疏密分布是越靠近导线，磁感线越密；离导线越远，磁感线越稀疏．
线框的水平平动，可分为三个阶段：第一阶段：从实线位置开始至bc边到达直导线的位置，穿过线框的磁通量逐渐增大．第二阶段从bc边抵达直导线处开始至ad边到达直导线为止，由于向外的磁感线逐渐减少，向内的磁感线逐渐增多，所以穿过线框的总磁通量先减少(当ab、dc两边中点连线与直导线重合时，磁通量为零)后增大．第三阶段从ad边离开直导线向右运动开始至线框抵达虚线位置为止，穿过线框的磁通量逐渐减少．
答案：增大→减小→增大→减小
12．如图2－1－18所示，在金属环的上方有一与水平圆环直径平行且在同一竖直面内的直导线．当直导线中电流不断增大时，试分析金属环中是否有感应电动势和感应电流产生．
图2－1－18
解析：通电直导线产生的磁场是以导线为中心的同心圆，直导线恰和金属环的直径平行，所以直导线产生的磁场的磁感线两边对称、有进有出，相当于没有磁感线穿过，磁通量始终为零．
答案：金属环中没有感应电动势和感应电流
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6(共25张PPT)
第二章 电磁感应与电磁场
第一节 电磁感应现象的发现
第二章 电磁感应与电磁场
奥斯特
法拉第
磁场
闭合
变化
磁通量
感应电流
磁通量变化
电磁感应
电源
新知初探,自学导引
梳理知识·夯实基础
要点突破·思维启动
突破疑难·讲练提升
典题示例·讲练互动
以例说法·触类旁通
