粤教版（2019）物理必修第三册 6.3 电磁感应现象 课件(57张ppt）

第六章　电磁现象与电磁波
第三节　电磁感应现象
学习目标
1.了解电磁感应现象及相关的物理学史
2．通过实验探究产生感应电流的条件
3．能正确分析磁通量的变化情况
4．能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生
学法指导
1.通过阅读教材和查阅相关“电生磁”及“磁生电”的史实资料，体会划时代发现物理规律的艰辛与荣耀
2．通过探究感应电流产生的条件的实验，提高观察、分析、论证能力，更好地掌握相关知识
3．通过例题和习题，掌握感应电流产生的条件，并能分析判断相关问题
4．查询资料，了解电磁感应现象在生活中的应用实例，如变压器、电磁炉等，通过了解它们的工作原理，体会电磁感应的发现所具有的划时代的意义
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．“电生磁”的发现
1820年，丹麦物理学家_________发现了电流的磁效应．
2．“磁生电”的发现
1831年，英国物理学家__________发现了电磁感应现象．产生的电流叫作____________．
电磁感应的探索历程
奥斯特
法拉第
感应电流
3．法拉第的概括
法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：
(1)变化的________；
(2)变化的________；
(3)________的恒定电流；
(4)________的磁铁；
(5)在磁场中运动的________．
电流
磁场
运动
运动
导体
4．电磁感应
法拉第把他发现的磁生电的现象叫作____________，产生的电流叫作感应电流．
5．发现电磁感应现象的意义
(1)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)使人们找到了__________的条件，开辟了人类的电气化时代．
电磁感应
电磁学
磁生电
【答案】磁生电的过程是其他形式的能转化为电能的过程．
英国物理学家法拉第发现了磁生电，那么磁生电的实质是什么？
首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是 (　　)
A．安培和法拉第　 B．法拉第和楞次
C．奥斯特和安培　 D．奥斯特和法拉第
【答案】D
【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，故D正确．
1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示)：
探究感应电流的产生条件
无
实验操作
实验现象
(有无电流)
分析论证
导体棒静止
________
闭合电路包围的面积________时，电路中有感应电流产生；包围的面积______时，电路中无感应电流产生
导体棒平行磁感线运动
________
导体棒切割磁感线运动
________
无
有
变化
不变
2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示)：
实验操作
实验现象
(有无电流)
分析论证
N极插入线圈
________
线圈中的磁场________时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场________时，线圈中无感应电流
N极停在线圈中
________
N极从线圈中抽出
________
S极插入线圈
________
S极停在线圈中
________
S极从线圈中抽出
________
有
无
有
有
无
有
变化
不变


3．归纳结论
只要穿过________导体回路的__________发生变化，闭合电路中就有感应电流．
闭合
磁通量
【答案】法拉第在开始的实验中使用的都是恒定电流产生的磁场，而“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．
法拉第发现电磁感应的过程为什么会在很长一段时间徘徊不前？
【答案】AC
【解析】A中，线圈在磁场中运动，穿过线圈的磁通量没有变化，所以不会产生感应电流；B中，线圈离开磁场时，磁通量减小，故有感应电流产生；C中，线圈与磁场始终平行，穿过线圈的磁通量为零，没有变化，所以不能产生感应电流；D中，在磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，发生线圈中产生感应电流．本题选不能产生感应电流，故选AC．
多维课堂 | 素养初培
如图所示，原线圈(小螺线管)接电源、开关和滑动变阻器，副线圈(大螺线管)接电流表，按照表中实验操作进行实验，观察有无感应电流产生，完成下表．
电流的磁效应与电磁感应现象
【答案】①有　②有　③无　④有　⑤变化　⑥不变
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
①________
线圈B中磁场⑤____时，线圈B中有感应电流；磁场⑥____时，线圈B中无感应电流
开关断开瞬间
②________
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动
③________
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片
④________
精例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
【答案】C
【解析】根据引起感应电流的原因的五类情况可知，导体中自身电流变化在回路中产生感应电流为电磁感应现象，C正确．

变式1　(多选)下列现象中，能表明电和磁有联系的是 (　　)
A．摩擦起电
B．两块磁铁相互吸引或排斥
C．小磁针靠近通电导线时偏转
D．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流

【答案】CD
【解析】摩擦起电是静电现象，A错误．两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象，B错误．小磁针靠近通电导线时偏转，说明“电生磁”．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明“磁生电”．故C、D正确．
　是否为电磁感应现象的判断方法
1．由磁生电的现象都是电磁感应现象．
2．所有的电磁感应现象都与变化和运动相联系．
1．当磁感线从某闭合线圈的两侧穿过时，这时要怎样求穿过该线圈的磁通量？
【答案】磁通量是标量，在磁感线从某面的两侧穿过时，可规定从一侧穿过的磁通量为正，而从另一侧穿过该面的磁通量为负，则穿过该面的磁通量等于两者的代数和，即当磁感线从某面的两侧穿过时，磁通量等于穿过该面磁感线的“净”条数．
磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算

2．当某个面的面积发生变化，穿过它的磁通量一定发生变化吗？
【答案】不一定，由磁通量的计算表达式Φ＝BScos α(其中α为面S与其在垂直于磁场方向投影面间的夹角)可知，磁通量由面积、磁感应强度和面与垂直于磁场的平面间的夹角三个因素共同决定，而问题中提到了其中一个因素——平面的面积发生变化，不知其他两个因素如何变化，所以穿过该面的磁通量不一定发生变化．

3．穿过线圈的磁通量与线圈的匝数有关系吗？
【答案】无关．由于穿过线圈平面的磁感线条数表示磁通量的大小，因此不管线圈匝数是多少，穿过线圈的磁感线条数相同，所以穿过线圈的磁通量大小和匝数无关．
2．匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时：Φ＝BS.B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．
(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图所示，Φ＝BSsin θ.


3．磁通量变化量的计算
当B与S垂直时，通常有以下两种情况：
(1)S不变，B改变，则ΔΦ＝ΔB·S.
(2)S改变，B不变，则ΔΦ＝B·ΔS.
【答案】BCD
变式2　如图所示，通过恒定电流的导线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分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则 (　　)
A．ΔΦ1>ΔΦ2　　
B．ΔΦ1<ΔΦ2
C．ΔΦ1＝ΔΦ2　
D．无法确定

【答案】B
【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.根据分析知ΔΦ1<ΔΦ2，故B正确．
　求解磁通量的方法
1．解答该类题目时，要注意磁感线是从平面的哪一面穿入的．
2．当规定从某一面穿入的磁通量为正值时，则从另一面穿入的就为负值，然后按照求代数和的方法求出磁通量的变化(磁通量是有正、负的标量)．
3．把初、末状态的磁通量准确表示出来是解题的关键．
1821年，英国科学家法拉第评价奥斯特的发现：“他猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去一片漆黑，如今却充满了光明．”
1822年，法拉第在一篇日记中写下了要由“磁”生“电”的豪言壮语．
是否产生感应电流的判断

结合上面的表述讨论：
(1)电流磁效应的发现有何意义？
(2)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
(3)法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，你认为他成功的“秘诀”是什么？
【答案】(1)电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系．奥斯特的发现突破了人类对电和磁认识的局限性．电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展．
(2)奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引发磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流．法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”．
(3)多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象．他成功的“秘诀”是：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应．
精例3　如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是 (　　)
A．向右平动(ad边还没有进入磁场)
B．向上平动(ab边还没有离开磁场)
C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)
D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)

【答案】A
【解析】A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流．而B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流．D中磁通量变小．
变式3　如图所示，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 (　　)
A．导体环保持水平且在磁场中向上或向下运动
B．导体环保持水平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


【答案】D
【解析】只要导体环保持水平，无论它如何运动，穿过环的磁通量都不变，都不会产生感应电流，只有导体环绕通过直径的轴在磁场中转动时，穿过环的磁通量改变，才会产生感应电流，D正确．

1．如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流．
2．磁通量发生变化，其内涵主要体现在“变化”上．比如穿过电路的磁通量很大，若不变化，也不会产生感应电流．
核心素养微专题
电磁感应与乐器
电吉他，是一种拨弦乐器，发明者为乔治·比彻姆与阿道夫·里肯巴克．
发声原理与传统吉他不同，不是以箱体的振动发声，而是运用了电磁学原理，它的琴身是实体的木头，而非空的音箱．在琴身上装有线圈，它们被称作拾音器．当被磁化的吉他弦振动时，引起拾音器上线圈磁通量的变化从而在线圈中产生不同频率的电流，当这些电流通过电子音箱还原时，就成了电吉他的声音．
【专练】　如图所示，电吉他的弦是磁性物质．当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．请解释电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料？



【答案】当磁性物质制作的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈有感应电流产生．若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流．
课堂小练 | 素养达成

1．关于磁通量的概念，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也越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零，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】穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C正确，D错误．

2．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是 (　　)
A．位于磁场中的闭合线圈一定会产生感应电流
B．闭合线圈平行磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，一定产生感应电流
D．闭合线圈垂直磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流
【答案】C

【解析】位于磁场中的闭合线圈，只有磁通量发生变化，才一定会产生感应电流，故A错误；闭合线圈平行磁感线运动时，闭合电路中磁通量没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故B错误；穿过闭合电路的磁通量发生变化，则闭合电路中一定有感应电流，故C正确；垂直磁感线运动，磁通量不一定发生变化，故D错误．
3．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是 (　　)
A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动
B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时
C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时
D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时
【答案】BD
【解析】A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A产生的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故D正确．