3-2 1.1 电磁感应的发现
电磁感应现象的发现及其原理
电磁感应现象的发现及其原理1. 引言电磁感应现象是电磁学领域的基石之一，它的发现标志着人类进入了电气时代。
本篇文章将详细介绍电磁感应现象的发现过程及其原理。
2. 电磁感应现象的发现电磁感应现象的发现要归功于英国科学家迈克尔·法拉第。
在1831年，法拉第经过十年的努力，终于发现了电磁感应现象。
他发现当磁场的强度或方向发生改变时，会在导体中产生电动势，从而产生电流。
3. 电磁感应现象的原理电磁感应现象的原理可以根据法拉第电磁感应定律来解释。
法拉第电磁感应定律表明，闭合导体回路中感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，方向与磁通量的变化率方向相反。
3.1 磁通量磁通量是磁场穿过某一面积的总量。
用符号Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
磁通量可以形象地理解为磁场线穿过某一区域的数目。
3.2 磁通量的变化率磁通量的变化率表示磁通量随时间的变化情况。
它可以分为两种：•磁通量的增加：当磁场强度、导体面积或磁场与导体面积的夹角发生变化时，磁通量会增加。
•磁通量的减少：当磁场强度、导体面积或磁场与导体面积的夹角发生变化时，磁通量会减少。
3.3 感应电动势感应电动势是指在电磁感应现象中，导体中产生的电动势。
它的计算公式为：= -其中，ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
3.4 感应电流当导体中存在感应电动势时，如果导体是闭合的，就会产生感应电流。
感应电流的产生遵循楞次定律，即感应电流的方向总是使得其磁场对原磁场的变化产生阻碍作用。
4. 电磁感应现象的应用电磁感应现象在现代科技领域中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用实例：•发电机：通过旋转磁场和固定线圈的方式，将机械能转化为电能。
•变压器：利用电磁感应原理，实现电压的升降转换。
•感应电炉：通过高频电磁场对导体进行加热，广泛应用于金属加工领域。
•无线充电：利用电磁感应原理，实现无线传输电能。
5. 结语电磁感应现象的发现及其原理是电磁学领域的基础知识。
通过对电磁感应现象的研究，人类得以深入了解电磁场的本质，并将其应用于各种科技领域，为人类社会的发展做出了巨大贡献。
高中物理：电磁感应知识点归纳
高中物理：电磁感应知识点归纳一、电磁感应的发现1.“电生磁”的发现奥斯特实验的启迪：丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转，即电流的磁效应2.“磁生电”的发现(1)电磁感应现象的发现法拉第根据他的实验，将产生感应电流的原因分成五类：①变化的电流；②变化的磁场；③运动中的恒定电流；④运动中的磁铁；⑤运动中的导线。
(2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的条件，开辟了人类的电气化时代。
二、感应电流产生的条件1. 探究实验实验一：导体在磁场中做切割磁感线的运动实验二：通过闭合回路的磁场发生变化2. 感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生三、感应电动势1. 定义：由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势。
产生电动势的那部分导体相当于电源。
2. 产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，无论电路是否闭合，电路中都会有感应电动势。
3. 方向判断：在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路中的电流的方向一致。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
【关键一点】感应电流的产生需要电路闭合，而感应电动势的产生电路不一定需要闭合四、法拉第电磁感应定律1. 定律内容：感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。
2. 表达式：说明：①式中N为线圈匝数，是磁通量的变化率，注意它与磁通量以及磁通量的变化量的区别。
②E与无关，成正比③在图像中为斜率，所以斜率的意义为感应电动势五、导体切割磁感线时产生的电动势公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度．图中有效长度分别为：甲图：l＝cdsin β(容易错算成l＝absin β)．乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0.丙图：沿v1方向运动时，沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R.六、右手定则1. 内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向2. 适用情况：导体切割磁感线产生感应电流七、楞次定律1.内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
人教版物理选修3-2 第4章第5节 电磁感应现象的两类情况
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则金属棒 ab 接入回路的 bc 部分切割磁感线产生的 感应电动势为： E＝Bv0 bc ＝Bv20ttan30° 在回路 bOc 中，回路总感应电动势具体由导体 bc 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为：E 总 ＝E＝ 3Bv20t/3.
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核心要点突破
一、感生电动势 1．产生机理 如图4－5－1所示，当磁场变化时，产生的感生电 场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存 在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作 用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产 生了感应电动势．
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图4－5－1
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【答案】 E＝ 33Bv20t
【规律总结】 由 E＝Blv 计算导体切割磁感线产 生的动生电动势问题，若 l 不变，当 v 是瞬时速度 时，可求 E 的瞬时值，当 v 是平均速度时，可求平 均感应电动势．若 l 变化，求瞬时值时，需用该时 刻的 l 及 v 代入；而求平均值通常由 E＝nΔΔΦt 求得．
图4－5－2
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2．特点 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的. (2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无 关. 3．方向判定 感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路) 中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.
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即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．某空间出现了如图4－5－3所示的磁场，当磁感 应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是( )
【思路点拨】 回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应 电流的方向是a→b，由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．
物理选修3-2知识点归纳
物理选修3-2知识点归纳(鲁科版)第一章 电磁感应 第1节 磁生电的探索1.电磁感应：只要闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。
国磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应，所产生的电流叫做感应的电流。
第2节 感应电动势与电磁感应定律1.感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关。
2.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
tkE ∆∆Φ=，k 为比例常数。
在国际单位制中，感应电动势E 的单位是V ，Φ的单位是Wb ，t 的单位是s ， 1=k ， 上式可以化简为t E ∆∆Φ=。
n 匝线圈的感应电动势大小为：tn E ∆∆Φ=。
磁通量的变化量仅由导线切割磁感线引起时，感应电动势的公式还可以写成：Blv E =。
第3节 电磁感应定律的应用1.涡流：将整块金属放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就产生感应电流。
这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像旋涡一样，我们把这种感应电流叫做涡电流(eddy current)，简称涡流。
如图所示，把绝缘导线绕在块状铁芯上，当交变电流通过导线时，铁芯中会产生图中虚线所示的涡流。
在以上实验中，小铁锅的电阻很小，穿过铁锅的磁通量变比时产生的涡流较大，足以使水温升高；而玻璃杯是绝缘体，电阻很大，不产生涡流。
2.电磁炉：电磁炉的工作原理与涡流有关。
如图所示，当50 Hz 的交流电流入电磁炉时，经过整流变为直流电，再使其变为高频电流(20～50 kHz)进入炉内的线圈。
由于电流的变化频率较高，通过铁质锅底的磁通量变化率较大，根据电磁感应定律t E ∆∆Φ=/可知，产生的感应电动势也较大；铁质锅底是整块导体，电阻很小，所以在锅底能产生很强的涡电流，使锅底迅速发热，进而加热锅内的食物。
（1）与煤气灶、电饭锅等炊具相比，电磁炉具有很多优点：电磁炉利用涡流使锅直接发热，减少了能量传递的中间环节，能大大提高热效率；电磁炉使用时无烟火，无毒气、废气；电磁炉只对铁质锅具加热，炉体本身不发热……由于以上种种优点，电磁炉深受消费者的喜爱，被称为“绿色炉具”。
基础电磁感应现象教案
基础电磁感应现象教案第一章：电磁感应现象简介1.1 电磁感应的发现讲述奥斯特和法拉第的实验发现说明电磁感应现象的重要性1.2 电磁感应的定义解释电磁感应的定义强调电磁感应现象的基本原理1.3 电磁感应的类型区分直流电磁感应和交流电磁感应解释电磁感应的分类和特点第二章：法拉第电磁感应定律2.1 法拉第电磁感应定律的表述讲述法拉第电磁感应定律的数学表达式解释电磁感应电动势的产生条件2.2 电磁感应电动势的计算说明电磁感应电动势的计算方法举例说明电磁感应电动势的计算过程2.3 电磁感应电流的方向讲述楞次定律和右手定则解释电磁感应电流方向的确定方法第三章：电磁感应的应用3.1 发电机的原理和结构讲述发电机的工作原理和结构组成说明发电机的工作过程和能量转换3.2 电磁感应电机讲述电磁感应电机的工作原理和结构组成解释电磁感应电机的分类和应用领域3.3 变压器的原理和应用讲述变压器的工作原理和结构组成说明变压器的特点和应用领域第四章：电磁感应现象的实验探究4.1 电磁感应实验装置介绍电磁感应实验装置的组成和连接方式强调实验装置的安全注意事项4.2 电磁感应实验操作步骤讲述电磁感应实验的操作步骤和注意事项说明实验中观察和记录数据的要点4.3 实验结果的分析和解释分析电磁感应实验结果解释实验结果与电磁感应现象的关系第五章：电磁感应现象的拓展应用5.1 电磁感应现象在电子技术中的应用讲述电磁感应现象在电子技术中的应用实例解释电磁感应现象在电子技术中的作用和意义5.2 电磁感应现象在传感器中的应用讲述电磁感应现象在传感器中的应用实例解释电磁感应现象在传感器中的作用和意义5.3 电磁感应现象在其他领域的应用讲述电磁感应现象在其他领域的应用实例解释电磁感应现象在其他领域的作用和意义基础电磁感应现象教案第六章：电磁感应现象的数学描述6.1 麦克斯韦方程组介绍麦克斯韦方程组的背景和意义讲解电磁感应现象在麦克斯韦方程组中的体现6.2 法拉第电磁感应定律的数学形式推导法拉第电磁感应定律的微分形式解释积分形式与微分形式之间的关系6.3 楞次定律的数学表述讲解楞次定律的数学表述分析楞次定律在实际应用中的意义第七章：电磁感应现象的实验验证7.1 楞次定律的实验验证设计实验来验证楞次定律分析实验结果与楞次定律的一致性7.2 法拉第电磁感应定律的实验验证设计实验来验证法拉第电磁感应定律分析实验结果与法拉第电磁感应定律的一致性7.3 实验结果的讨论与总结讨论实验结果对于理解电磁感应现象的意义总结实验验证对于电磁感应理论的重要性第八章：电磁感应现象的现代理解8.1 量子力学与电磁感应现象介绍量子力学在电磁感应现象中的应用讲解量子力学对电磁感应现象的现代理解8.2 相对论与电磁感应现象介绍相对论在电磁感应现象中的应用讲解相对论对电磁感应现象的现代理解8.3 电磁感应现象的宏观与微观表现分析电磁感应现象在宏观与微观层面的表现探讨宏观与微观层面之间的联系与区别第九章：电磁感应现象在技术应用中的拓展9.1 电磁感应现象在电力系统中的应用介绍电磁感应现象在电力系统中的应用实例讲解电磁感应现象在电力系统中的重要作用9.2 电磁感应现象在信息技术中的应用介绍电磁感应现象在信息技术中的应用实例讲解电磁感应现象在信息技术中的重要作用9.3 电磁感应现象在其他领域的应用介绍电磁感应现象在其他领域的应用实例讲解电磁感应现象在其他领域的重要作用第十章：电磁感应现象的思维拓展10.1 电磁感应现象与创新思维探讨电磁感应现象在激发创新思维方面的作用分析电磁感应现象在科技发展中的推动作用10.2 电磁感应现象与科学思维讲解电磁感应现象在培养科学思维方面的价值分析电磁感应现象在科学方法论中的应用10.3 电磁感应现象与综合素质提升探讨电磁感应现象在提升综合素质方面的作用总结学习电磁感应现象对于个人发展的意义基础电磁感应现象教案第十一章：电磁感应现象的案例分析11.1 著名电磁感应现象案例分析历史上著名的电磁感应现象案例讲解案例对于理解电磁感应现象的意义11.2 电磁感应现象在生活中的应用案例分析电磁感应现象在生活中的应用案例讲解案例对于理解电磁感应现象的实际意义11.3 电磁感应现象的启示探讨电磁感应现象给我们的启示总结电磁感应现象对于个人和社会的意义第十二章：电磁感应现象的习题讲解12.1 习题类型及解题方法介绍电磁感应现象习题的类型讲解解题方法及技巧12.2 典型习题解析分析典型习题的解题过程讲解习题解析的方法和要点12.3 习题练习与总结安排习题练习时间，让学生动手实践总结习题练习中的重点和难点，查漏补缺第十三章：电磁感应现象的课堂讨论13.1 课堂讨论的主题及目的确定课堂讨论的主题阐述讨论的目的和意义13.2 课堂讨论的组织实施安排讨论时间和地点指导学生进行讨论，鼓励学生发表见解13.3 课堂讨论的总结与反思总结讨论的成果和不足反思讨论过程中的教学方法和策略第十四章：电磁感应现象的教学评价14.1 教学评价的类型及方法介绍电磁感应现象教学评价的类型讲解评价方法和技巧14.2 学生学习情况的评价评价学生在电磁感应现象学习中的表现分析学生的优点和不足，提出改进建议14.3 教学效果的评价与反思评价电磁感应现象教学效果反思教学过程中的不足，提出改进措施第十五章：电磁感应现象的教学拓展15.1 电磁感应现象与其他学科的联系探讨电磁感应现象与其他学科的联系总结跨学科学习的意义和方法15.2 电磁感应现象的课外阅读与研究推荐电磁感应现象相关的课外阅读材料鼓励学生进行电磁感应现象的课题研究15.3 电磁感应现象的教学展望展望电磁感应现象教学的发展趋势提出改进教学方法和策略的建议重点和难点解析。
电磁感应(目标)
物理选修3-2第一章电磁感应【学习目标】1．了解电磁感应的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神；学习法拉第等科学家的优秀品质。
2．通过观察和实验，理解感应电流的产生条件；举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
3．通过探究，理解楞次定律；理解法拉第电磁感应定律。
培养空间思维能力和通过观察、实验得出物理规律的能力。
4．通过实验，了解自感现象和涡流现象；能举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。
知道反电动势的概念，了解电磁感应中的能量守恒。
第1节电磁感应现象的发现第2节感应电流产生的条件【学习目标】1．了解电磁感应的发现过程，认识电磁感应现象发现的时代背景和思想历程。
体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神；学习法拉第等科学家的优秀品质，促成学科学、用科学为人类服务的意识。
2．正确认识科学发现不仅需要艰辛的劳动，而且需要具有敏锐深邃的科学洞察力、丰富的直觉和善于创新的优良品质。
3．知道电磁感应现象和感应电流。
4．通过实验探究，总结感应电流产生的条件。
5．学习从物理现象和实验中归纳科学规律，认识归纳法是科学研究的一种重要的方法。
【阅读指导】1．1820年，从实验中发现了电流的磁效应，引起了科学界的关注，形成了对电磁现象研究的热潮。
不少物理学家根据对称性的思考，提出既然电能产生磁，是否磁也能产生电呢？法拉第经历了长达年的探索，终于获得了成功，于1831年证实了“磁生电”现象的存在，他在论文中将“磁生电”现象分为五类：⑴⑵⑶⑷⑸。
并把这些现象正式定名为“电磁感应”。
由电磁感应现象产生的电流叫。
2．教材P5图1-2-1（a）实验中，导线在运动时是磁感线的，电路中出现了电流；而在（b）实验中，导线是沿着磁感线方向运动的，即导线没有做切割磁感线的运动，电路中电流。
实验和理论表明：当闭合电路的一部分导体在磁场中做运动时，电路中有感应电流产生。
3．在法拉第的有些实验中，导体并没有做运动，但闭合电路中出现了感应电流。
电磁感应现象的发现感应电流产生的条件
答案 (1)1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb 借题发挥 磁通量是指穿过某一面积的磁感线的条数，与线圈匝数无关．若线圈所围面 积大于磁场面积，则以磁场区域面积为准．本题中B线圈与A线圈中的磁通量始终一样，故它们 的改变量也一样．
20
【变式1】面积为S的矩形线框abcd处在磁感应强度为B的均强磁场中，磁场方向与线框 面成θ角，如图1－1、2－9所示，当线框以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量的变化 量ΔΦ＝________.
图 1－1、2－6
图 1－1、2－7
17
【典例1】有一个垂直纸面向里的匀强磁场，如图1－1、2－8所示，磁感应强度B＝0.8 T， 磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现在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2 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝．问：
1
1 电磁感应现象的发现 2 感应电流产生的条件
2
1．了解电磁感应现象的发现过程，知道电和磁的联系． 2．通过实验探究归纳感应电流的产生条件．(重点) 3．能运用感应电流的产生条件判断回路中是否有感应电流产生．(重点＋难点) 4．体会科学家对待科学的严谨态度和非凡意志力.
3
一、奥斯特实验的启迪 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发生 偏转，我们把这种现象称为电流的磁效应． 2．意义 电流磁效应的发现证实了 电和磁 存在着必然的联系，突破了 人类对电与磁认识的局限性，掀起了一场研究电与磁关系的革命．
27
【典例3】如图1－1、2－12所示，把一条大约10 m长电线的两端连在一个灵敏电流表的 两个接线柱上，形成闭合电路．两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由．
2.1电磁感应现象的发现
第一节：电磁感应现象的发现
1、磁通量计算公式是什么？
Φ =BS
（B垂直于S）
2、改变磁通量的方法有哪几种？ ⑴改变B ⑵改变S ⑶改变B与S的夹角
第一节：电磁感应现象的发现
• 奥斯特1820年发现了电能生磁. • 英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着密 切的联系．为此，他做了许多实验，历时10年，终于 在1831年发现了磁生电的条件和规律，从而开辟了物 理学又一崭新天地．
第一节：电磁感应现象的发现
第一节：电磁感应现象的发现
第一节：电磁感应现象的发现
第一节：电磁感应现象的发现
第一节：电磁感应现象的发现
第一节：电磁感应现象的发现Βιβλιοθήκη 第一节：电磁感应现象的发现
第三节 认识磁场
一. 磁感线 如何形象地描述磁场中各点的磁场方向? 1、磁感线: 是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上 每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。
四、磁通量： 1、定义：在磁感应强度为B的匀 强磁场中，有一个与磁场方向垂 直的平面，面积为S，我们把B 与S的乘积叫做穿过这个面积的 磁通量，简称磁通。用字母Φ表 示磁通量。 2、在匀强磁场中，公式为 Φ=BS⊥ （S⊥表示某一面积在垂直于磁场 方向上的投影面积）．
3、单位：在SI制中是韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb=1T〃m2 4、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过， 求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求 该面积各磁通量的代数和．
第三节 认识磁场
二、磁感应强度B １.物理意义 描述磁场强弱和方向的物理量. ２.单位:特斯拉 符号T
３.矢量性:B的方向与该点磁场方向相同
即磁感线的切线方向
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电磁感应的发现
摩擦生热 --机械能转化为内能
蒸汽机 --内能转化为机械能
电
产生
磁
磁产生Biblioteka 电？法拉第线圈电池组
开关
电流计
法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似， 现已成为著名的科学文物。
试一试:初略再现法拉第的探究过程
“跑失良机”的科拉顿
电流计
螺旋管
1831年10月28日 法拉第的创新：
圆盘发电机，首先 向人类揭开了机械能转 化为电能的序幕。
最早的电动机：电磁旋转器
麦克斯韦：科学家其实也有 许多粗糙的想法和不成功的经验 。他们是伟大的，但并不是高不 可攀的。
科学史上许多重要发现和发明，常被 人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科 学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在 这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉 第，在做出伟大发现的过程中也受着历史 局限性的束缚，也有过“可笑”的疏忽与 失误。他们是伟大的，但也是可以学习的 真实的人。麦克斯韦曾就法拉第的著作说 道：“他既告诉我们成功的经验，也告诉我们不成功的经验；既告 诉我们那些成熟的想法，也告诉我们他的粗糙想法。读者的能力可 能远不及他，但是感到的共鸣却常常多于钦佩，并且会引起这样一 种信念：如果自己有这样的机会，也会成为一个发现者。”