高中物理人教版选修1-1课件：3.1 电磁感应现象
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高中物理人教版选修1-1课件：第三章 一电磁感应现象
经典考题
磁通量 的大小。 电路的_______
磁通量 发生 2.产生感应电流的条件:只要穿过闭合电路的_______ 感应电流 产生。 变化,闭合电路中就有_________
知能训练
主干梳理
【名师点睛】对磁通量的进一步理解
经典考题
(1)磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”,当有不同
知能训练
方向的磁场同时穿过同一面积时,此时的磁通量为各磁场穿过 该面磁通量的代数和。 (2)磁通量是针对某个面来说的,与给定的线圈的匝数多少无关。
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经典考题
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高中物理课件
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经典考题
第三章 一
电磁感应
知能训练
电磁感应现象
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经典考题
一、电磁感应现象 切割磁感线 运动 1.定义:闭合回路的一部分导体在磁场中做___________ 时,导体中产生电流的现象。 电磁感应 产生的电流。 2.感应电流:由_________
经典考题
知能训练
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经典考题
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【解析】感应电流产生的条件是闭合电路中磁通量发生变化。 答案:无 有
主干梳理
经典考题
【方法技巧】判定感应电流是否产生的方法 (1)首先判定回路是否闭合。
知能训练
(2)再判定回路中的磁通量是否发生变化。 ①若磁场不变(匀强),判定线圈面积是否发生变化。 ②若线圈面积不变,判定磁场是否发生变化。
经典考题
知能训练
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经典考题
【方法技巧】判断磁通量变化的三种情况 (1)磁感应强度B发生变化。 (2)线圈的面积S发生变化。
高中物理人教版选修1-1课件：第三章+第一节+电磁感应现象
2．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。
3．磁通量是指穿过一个闭合电 路的磁感线的条数。
•1、人才教育不是灌输知识，而是将开发文化宝库的钥匙，尽我们知道的交给学生。 •2、一个人的知识如果只限于学校学习到的那一些，这个人的知识必然是十分贫乏的2021/10/162021/10/162021/10/1610/16/2021 4:13:19 PM •3、意志教育不是发扬个人盲目的意志，而是培养合于社会历史发展的意志。 •4、智力教育就是要扩大人的求知范围 •5、最有价值的知识是关于方法的知识。 •6、我们要提出两条教育的诫律，一、“不要教过多的学科”；二、“凡是你所教的东西，要教得透彻”2021年10月2021/10/162021/10/162021/10/1610/16/2021 •7、能培养独创性和唤起对知识愉悦的，是教师的最高本领2021/10/162021/10/16October 16, 2021 •8、先生不应该专教书，他的责任是教人做人；学生不应该专读书，他的责任是学习人生之道。2021/10/162021/10/162021/10/162021/10/16
第 第一 三节 章
电 电磁 磁感 感应 应现
象
理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练
知识点一 知识点二
考向一 考向二
随堂基础巩固 课时跟踪训练
1.电磁感应现象是指闭合电路 的一部分在磁场中做切割磁 感线的运动时产生感应电流 的现象，是英国科学家法拉 第在电流磁效应的启发下通 过大量实验发现的。
图3－1－1
(2)条形磁铁插入或拔出： 条形磁铁插入或拔出线圈时，回路中有电流产生，但 磁铁在线圈中不动时，回路中无电流产生。(如图3－1－1乙)
(3)电流变化： 如图3－1－1丙所示，将小螺线管AB插入大螺线管 CD中不动，当开关S闭合或断开时，回路E中产生电流。 滑动变阻器向上或向下滑时，回路E中产生电流。
物理选修1-1-第三章-课件
磁通量Φ和磁通量的变化量ΔΦ的单位 是Wb，磁通量变化率的单位是Wb／s.回路 中有“Φ”不一定生电，回路中有“ΔΦ”，则 一定会产生感应电动势，但要知道所产生 的感应电动势的大小，还得看“ΔΦ/Δt”， 即磁通量的变化率.
• 例1.矩形线圈abcd绕OO′轴在匀强磁场中转 动，如图所示，当线圈平面与磁感线平行 时，求穿过线圈的磁通量及磁通量的变化 率；当线圈平面与磁感线垂直时又如何？
麦克斯韦生于1831年，从小受到良好的教育. 他在法拉第等人研究成果的基础上，创建了统一、 完整的电磁学理论，以四个短方程精确地阐明了 电和磁之间的关系，大部分电学定律都可以从麦 克斯韦方程组派生出来.德国物理学家赫兹通过实 验发现了电磁波，证实了麦克斯韦理论的正确性.
麦克斯韦和法拉第这两位科学家年龄悬殊， 出身迥异，但他们的科学成就相互成全弥补，共 同开创了电磁学的新时代.
第一节
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ盒式录音机
录音时，声音通过话筒转化为电信号， 放大后再进入录音磁头，录音磁头把电信 号转化为磁信号，并把磁信号记录在走动 的磁带上，可见，录音是把声音转化为电 信号，再转化为磁信号的过程.放音时，录 有磁信号的磁带走动，不断在放音磁头上 感应出微弱的电信号，经放音放大器放大
后，电信号就具有了足够的功率，然后去 推动喇叭发出声音.可见，放音是磁转化为 电，再转化为声的过程.
要点1. 磁通量Φ、磁通量的变化量 ΔΦ与磁通量的变化率ΔΦ/Δt）的 比较
磁通量Φ的几何意义是穿过某一面积的
ΔΦ=Φ2-Φ1表示磁通量变化的多少，并 不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的 变化率ΔΦ/Δt表示磁通量变化的快慢.当磁 通量Φ很大时，磁通量的变化量ΔΦ可能很 小.
同理，当磁通量的变化量ΔΦ很大时，若经 历的时间很长，则磁通量的变化率也可能 很小.
• 例1.矩形线圈abcd绕OO′轴在匀强磁场中转 动，如图所示，当线圈平面与磁感线平行 时，求穿过线圈的磁通量及磁通量的变化 率；当线圈平面与磁感线垂直时又如何？
麦克斯韦生于1831年，从小受到良好的教育. 他在法拉第等人研究成果的基础上，创建了统一、 完整的电磁学理论，以四个短方程精确地阐明了 电和磁之间的关系，大部分电学定律都可以从麦 克斯韦方程组派生出来.德国物理学家赫兹通过实 验发现了电磁波，证实了麦克斯韦理论的正确性.
麦克斯韦和法拉第这两位科学家年龄悬殊， 出身迥异，但他们的科学成就相互成全弥补，共 同开创了电磁学的新时代.
第一节
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ盒式录音机
录音时，声音通过话筒转化为电信号， 放大后再进入录音磁头，录音磁头把电信 号转化为磁信号，并把磁信号记录在走动 的磁带上，可见，录音是把声音转化为电 信号，再转化为磁信号的过程.放音时，录 有磁信号的磁带走动，不断在放音磁头上 感应出微弱的电信号，经放音放大器放大
后，电信号就具有了足够的功率，然后去 推动喇叭发出声音.可见，放音是磁转化为 电，再转化为声的过程.
要点1. 磁通量Φ、磁通量的变化量 ΔΦ与磁通量的变化率ΔΦ/Δt）的 比较
磁通量Φ的几何意义是穿过某一面积的
ΔΦ=Φ2-Φ1表示磁通量变化的多少，并 不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的 变化率ΔΦ/Δt表示磁通量变化的快慢.当磁 通量Φ很大时，磁通量的变化量ΔΦ可能很 小.
同理，当磁通量的变化量ΔΦ很大时，若经 历的时间很长，则磁通量的变化率也可能 很小.
人教版高中物理选修1-1课件 3.1电磁感应现象课件
一、划时代的发现
奥斯特在1820年发现的电流磁 效应,使整个科学界受到了极大 的震动，它证实电现象与磁现象 是有联系的。 英国科学家法拉第,他做了多次 尝试，经历了一次次失败，经十 年努力，终于发现: 磁能生电! ——这是一个划时代 的发现。
法拉第
二、电磁感应现象
演示1：导体做切割磁感线运动
实验：导体左右运动， 前后运动、上下运动。 观察电流表的指针，把 观察到的现象记录在下 表中。
有感应电流产生 有感应电流产生
没有感应电流产生 有感应电流产生
结论：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。
练习：
1.下说法中正确的是（ D） A.闭合电路的导体做切割磁感线的运动，电路中就一定有感应 电流 B.整个闭合回路从磁场中出来时，闭合回路中一定有感应电流 C.穿过闭合回路的磁通量越大，越容易产生感应电流 D.穿过闭合回路的磁感线条数不变，但全部反向，在这个变化 的瞬间闭合回路中有感应电流
做一做
小结
1、磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。磁场变化、面积变 化都会引起磁通量的变化。
2、只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流 产生。
二、电磁感应现象
演示1：导体做切割磁感线运动
现象：只有水平左右运动时，指针摆 动。 归纳：只有当导体作切割磁感线运动 时，灵敏电流计指针摆动，才有感应 电流产生。
三、电磁感应的产生条件
演示：探究产生感应电流的条件
实验电流 表的指针，把观察到的 现象记录在下表中。
磁通量的变化：磁场变化、面积变化都会引起磁通量的变化。
穿过线圈的磁通量发生变化
演示3：进一步探究感应电流与磁通量变化的关系
实验：线圈A通过变阻器
高二物理人教版选修1-1课件：3.1 电磁感应现象(1)
用公式表示为:Φ=BS. (1)磁通量公式 Φ=BS 适用于 B 与 S 垂直的情况, 当 B 与 S 不垂直时, 可通过求垂直 B 方向的投影面积或垂直 S 方向上 B 的分量来求磁通量.
课前预习导学
目标导航 预习导引
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE KETANG HEZUO TANJIU
答案:科拉顿的实验成功地产生了感应电流, 但因为感应电流只有 在磁通量变化过程中才能产生, 所以科拉顿跑动过程中电流已经消失, 当然错失看到电流计指针偏转的良机.
课前预习导学
问题导学 当堂检测
第三章
电磁感应
一、电磁感应现象
课前预习导学
目标导航 预习导引
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE KETANG HEZUO TANJIU
1. 知道电磁感应现象发现过程, 体会人类 探索自然规律的科学方法、科学态度和 学习目标 科学精神. 2. 知道磁通量概念, 会比较“ 穿过不同闭 合电路磁通量” 的大小. 3. 通过实验理解感应电流产生的条件. 重点: 磁通量及其比较、感应电流产生的 重点难点 条件. 难点: 产生感应电流的条件.
课前预习导学
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Байду номын сангаас
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE KETANG HEZUO TANJIU
二、电磁感应的产生条件 1.磁通量: 穿过某一面积的磁感线条数叫作穿过该面积的磁通量. 2.磁通量公式: Φ=BS, 其适用条件: ①匀强磁场; ②B 与 S 垂直. 3.磁通量单位: 韦伯, 简称韦, 1 W b=1 T · m 2. 4.产生感应电流的条件: ①闭合电路; ②磁通量发生变化.
物理选修1-1 3.1电磁感应现象
二、产生感应电流条件： 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 “Φ变” “Φ变”的原因：可能是B变、S变、B与S间的夹角 变
一、划时代的发现
奥斯特在1820年发现的电流磁效应，使整个科学界 受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。 探究电与磁关系的崭新领域，突然洞开在人们面前，激发 了科学家们的探索热情。一个接一个的新发现，象热浪一 样冲击欧洲大陆，也激励着英国的科学界。
电能生磁，磁能生电吗？
英国 科学家法拉第敏锐地觉察到，磁与电流之间应 该有联系。他在1822年的日记中写下了“由磁产生电” 的设想。他做了多次尝试，经历了一次次失败，但他坚信 电与磁有联系，经十年努力，终于发现磁能生电。
这是一个划时代的发现
奥斯特实验【实验现象 】 ？【实验结论 】 ？
猜想： 1、既然电能生磁，那么，磁是否能生电呢？ 2、如果磁能生电，那么，怎样才能实现呢？
1821年，他评价奥斯 特：“他猛然打开了一个 科学领域的大门，那里过 去是一片漆黑，如今充满 了光明。”
1822年，法拉第在一 篇日记中写下了要实现 “由磁生电”的豪言壮语。
试验过程及现象如下：
磁铁动作
N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈抽出 表针 摆动方向
磁铁动作
S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈抽出
表针 摆动方向
归纳：在这个实验中，
什么情况下能够产生感应电流？ 结论2：闭合线圈中磁场变化， 产生感应电流。
通过前面两个实验，我们可以得到什么结论？ 只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生。磁 铁相对线圈静止时，没有电流产生。 想一想：这个结论是不是普遍适用的呢？
用表格反映实验结果
操作
开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关总是闭合，滑动变 阻器不动 开关总是闭合，迅速移 动变阻器的滑片 结论3：
一、划时代的发现
奥斯特在1820年发现的电流磁效应，使整个科学界 受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。 探究电与磁关系的崭新领域，突然洞开在人们面前，激发 了科学家们的探索热情。一个接一个的新发现，象热浪一 样冲击欧洲大陆，也激励着英国的科学界。
电能生磁，磁能生电吗？
英国 科学家法拉第敏锐地觉察到，磁与电流之间应 该有联系。他在1822年的日记中写下了“由磁产生电” 的设想。他做了多次尝试，经历了一次次失败，但他坚信 电与磁有联系，经十年努力，终于发现磁能生电。
这是一个划时代的发现
奥斯特实验【实验现象 】 ？【实验结论 】 ？
猜想： 1、既然电能生磁，那么，磁是否能生电呢？ 2、如果磁能生电，那么，怎样才能实现呢？
1821年，他评价奥斯 特：“他猛然打开了一个 科学领域的大门，那里过 去是一片漆黑，如今充满 了光明。”
1822年，法拉第在一 篇日记中写下了要实现 “由磁生电”的豪言壮语。
试验过程及现象如下：
磁铁动作
N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈抽出 表针 摆动方向
磁铁动作
S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈抽出
表针 摆动方向
归纳：在这个实验中，
什么情况下能够产生感应电流？ 结论2：闭合线圈中磁场变化， 产生感应电流。
通过前面两个实验，我们可以得到什么结论？ 只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生。磁 铁相对线圈静止时，没有电流产生。 想一想：这个结论是不是普遍适用的呢？
用表格反映实验结果
操作
开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关总是闭合，滑动变 阻器不动 开关总是闭合，迅速移 动变阻器的滑片 结论3：
人教版高中物理选修1-1课件：第三章 第一节 电磁感应现象
拓展一 关于电磁感应现象的理解 1．电磁感应现象的实质． 电磁感应现象较严格的说法是：通过闭合回路的磁 通量发生变化时，在闭合回路中产生感应电动势的现 象．在中学物理中，为了使学生容易接受，把回路改成 电路，把感应电动势改为感应电流．事实上，在磁通量 变化而电路断开时，电路中有感应电动势而无感应电 流．电磁感应现象更重要的是看感应电动势的有无．
E 项中，图示状态 Φ＝0，转动过程中穿过线圈的磁 通量在不断地变化，当转过 90°时，Φ＝BS，因此转动过 程中线圈中产生感应电流；F 项中，螺线管通入交流电， 电流的大小和方向都在改变， 因此产生的磁场强弱和方向 也在变， 穿过线圈的磁通量发生变化， 所以产生感应电流． 答案：EF
2．如图所示，三角形线圈 abc 处于范围足够大的匀 强磁场中并做下列运动，能产生感应电流的是( )
而且法拉第等科学家在探索自然规律过程中所表现 出的科学态度与科学精神， 对科学研究和知识学习有重要 的启迪和教育作用．
第一节 电磁感应现象
科拉顿“跑”失良机 据史料记载，1825 年瑞士年轻的科学家科拉顿设计 了一个利用条形磁铁在螺线管中移动获取电流的实验． 为 了排除磁铁移动对“电流表”指针的影响，他把“电流 表”放到隔壁房间中去， 用长导线把“电流表”和螺线管 连接起来．
BS ， 其 适 用 条 件 ： (1) 2 ． 磁 通 量 公 式 ： Φ ＝ _____
B和S垂直 ． 匀强磁场 ；(2) ___________ __________ 韦(Wb)，1 Wb＝ 韦伯 ，简称_______ 3．磁通量的单位：_______ 1 T· m2． _______ 闭合电路；(2) 4．产生感应电流的条件：(1) _________ 磁通量发生变化 _________________.
人教版高中物理选修1-1精品课件 第三章 电磁感应 一、电磁感应现象
典例剖析
变式训练1导学号66824045(多选)如图所示,环形金属软弹簧所
处平面与某一匀强磁场垂直,将弹簧沿半径方向向外拉成圆形,则
以下措施不能使该金属弹簧中磁通量变化的是(
)
A.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成方形
B.保持该圆的周长不变,将弹簧由圆形拉成三角形
C.保持该圆的面积不变,将弹簧由圆形拉成方形
如图所示,导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过
回路的磁通量。
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探究一
探究二
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AYIJIEHUO
问题导引
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D当堂检测
ANGTANGJIANCE
典例剖析
(2)磁感应强度的变化引起磁通量的变化
如图甲所示,通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量;图乙通过
问题导引
名师精讲
D当堂检测
ANGTANGJIANCE
典例剖析
【例题1】如图所示,通电直导线右边有一个矩形线框,线框平面
与直导线共面,若使线框逐渐向右远离(平动)通电导线,则穿过线框
的磁通量将(
)
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小,所以
题:磁场也能产生电流吗?瑞士物理学家丹尼尔·科拉顿对这个问题
进行了探究:他将一个螺线管与电流计相连,为了避免强磁性磁铁
的影响,他把电流计用长导线连着,放在另外一个房间。科拉顿没
有助手,当他把磁铁投入螺线管中后,立即跑到另一个房间去观察。
十分可惜,他未能观察到电流计指针的偏转。后来有位科学家感叹
人教版高中物理选修1-1 第3章 第1节 电磁感应现象(共19张PPT)
即通电螺线管磁 场发生变化
由此，我们可以看出，闭合回路包围的面积发生变化或者磁场发生变 化都可以产生电流，也就是说，闭合电路中电流的产生与闭合回路包围的 面积以及磁场这两个因素有关。
我们在第一章学习磁场的时候，还学习了一个新物理量——磁通量Φ=BS。
从公式可以看出来，磁通量与磁场、面积这两个因素有关。磁通量的变化△Φ 可以由面积的变化△S或者磁场的变化△B得来的， 即△Φ = △B.△S,所以，我 们可以用磁通量的变化来描述面积的变化以及磁场的变化。
发现了电流的磁效应，证明了电流能够产生
磁场。这个发现就像海浪一样冲击着欧洲大陆， 激起了当时科学界研究电磁联系的热潮！
人们开始思考：既然电流能在 周围产生磁场，那么，反过来，磁 场是否也能产生电流呢？
这个想法就像棉花糖一样紧紧地吸 引着当时的科学家们。从1820年到1831年， 许多著名的科学家纷纷投身于探索磁与 电的联系之中。比如：
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
可以得到：
1.闭合回路
发生电磁感应现象的条件
2.磁通量发生变化
①回路包围的面 积发生变化
②磁场发生变化
③磁场、面积都 发生变化
如果要使一个闭合回路中出现电流，那么，回路中就必须要有 一个电源。我们把衡量这个电源大小的物理量称为电动势。
我们也可以把电动势理解为开路回路中的电压，用符号E来代表 它，单位与电压的单位同样是伏，符号是V。如果将大螺线管看成电 源的话，这个电源的电动势就叫感应电动势，在其他条件不变的条件 下感应电动势的大小决定了电路中感应电流的大小。
现象： 指针
摆动
不摆动
特点： 磁场的强弱没有发生变化，但是闭合回 路包围的面积发生变化
由此，我们可以看出，闭合回路包围的面积发生变化或者磁场发生变 化都可以产生电流，也就是说，闭合电路中电流的产生与闭合回路包围的 面积以及磁场这两个因素有关。
我们在第一章学习磁场的时候，还学习了一个新物理量——磁通量Φ=BS。
从公式可以看出来，磁通量与磁场、面积这两个因素有关。磁通量的变化△Φ 可以由面积的变化△S或者磁场的变化△B得来的， 即△Φ = △B.△S,所以，我 们可以用磁通量的变化来描述面积的变化以及磁场的变化。
发现了电流的磁效应，证明了电流能够产生
磁场。这个发现就像海浪一样冲击着欧洲大陆， 激起了当时科学界研究电磁联系的热潮！
人们开始思考：既然电流能在 周围产生磁场，那么，反过来，磁 场是否也能产生电流呢？
这个想法就像棉花糖一样紧紧地吸 引着当时的科学家们。从1820年到1831年， 许多著名的科学家纷纷投身于探索磁与 电的联系之中。比如：
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
可以得到：
1.闭合回路
发生电磁感应现象的条件
2.磁通量发生变化
①回路包围的面 积发生变化
②磁场发生变化
③磁场、面积都 发生变化
如果要使一个闭合回路中出现电流，那么，回路中就必须要有 一个电源。我们把衡量这个电源大小的物理量称为电动势。
我们也可以把电动势理解为开路回路中的电压，用符号E来代表 它，单位与电压的单位同样是伏，符号是V。如果将大螺线管看成电 源的话，这个电源的电动势就叫感应电动势，在其他条件不变的条件 下感应电动势的大小决定了电路中感应电流的大小。
现象： 指针
摆动
不摆动
特点： 磁场的强弱没有发生变化，但是闭合回 路包围的面积发生变化
人教版高中物理选修1-1课件 电磁感应现象课件
猜想：
电能生磁，磁能生电吗？
英国科学家法拉第敏锐地觉察 到，磁与电流之间应该有联系。他 在1822年的日记中写下了“由磁产 生电”的设想。他做了多次尝试， 经历了一次次失败，但他坚信电与 磁有联系，经十年努力，终于发现 磁能生电。
法拉第，英国物理学家、化学家
1831年，法拉第终于发现了电磁 感应现象：把两个线圈绕在一个铁环上， 一个线圈接电源，另一个线圈接“电流 表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间， 在另一个线圈上出现了电流。他在 1831年8月29日的日记中写下了首次成 功的记录。
分析2
演示实验2中，磁体相对 线圈运动，线圈内磁场发生变 化，变强或者变弱（线圈面积 不变），有电流产生；当磁体 在线圈中静止时，线圈内磁场 不变化，无电流产生。
甲 磁场变强
乙 磁场变弱
分析3
演示实验3中，通、断电瞬间， 变阻器滑动片快速移动过程中， 线圈A中电流变化，导致线圈B内 磁场发生变化，变强或者变弱 （线圈面积不变），有电流产生； 当线圈A中电流恒定时，线圈内磁 场不变化，无电流产生。
有电流产生 有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，迅速移动变阻器的 滑片
无电流产生 有电流产生
结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
分析1
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生 变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时， 闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
甲 磁通量变大 乙 磁通量变小
结论：
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。
即： “磁生电”的确是一种在变化、运动的过程中才
能出现的效应。
了解：
电能生磁，磁能生电吗？
英国科学家法拉第敏锐地觉察 到，磁与电流之间应该有联系。他 在1822年的日记中写下了“由磁产 生电”的设想。他做了多次尝试， 经历了一次次失败，但他坚信电与 磁有联系，经十年努力，终于发现 磁能生电。
法拉第，英国物理学家、化学家
1831年，法拉第终于发现了电磁 感应现象：把两个线圈绕在一个铁环上， 一个线圈接电源，另一个线圈接“电流 表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间， 在另一个线圈上出现了电流。他在 1831年8月29日的日记中写下了首次成 功的记录。
分析2
演示实验2中，磁体相对 线圈运动，线圈内磁场发生变 化，变强或者变弱（线圈面积 不变），有电流产生；当磁体 在线圈中静止时，线圈内磁场 不变化，无电流产生。
甲 磁场变强
乙 磁场变弱
分析3
演示实验3中，通、断电瞬间， 变阻器滑动片快速移动过程中， 线圈A中电流变化，导致线圈B内 磁场发生变化，变强或者变弱 （线圈面积不变），有电流产生； 当线圈A中电流恒定时，线圈内磁 场不变化，无电流产生。
有电流产生 有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，迅速移动变阻器的 滑片
无电流产生 有电流产生
结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
分析1
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生 变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时， 闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
甲 磁通量变大 乙 磁通量变小
结论：
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。
即： “磁生电”的确是一种在变化、运动的过程中才
能出现的效应。
了解：
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二、理解产生感应电流的条件 1.不论用什么方法,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。 2.其条件可以归纳为两个:一个是电路本身的属性,即电路必须是 闭合电路;另一个是穿过电路本身的磁通量发生变化,其主要内涵 是体现在“变化”二字上。电路中有没有磁通量不是产生感应电流 的条件,如果穿过电路的磁通量很大但不变化,那么也不会产生感 应电流。使穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有如下几种情况: (1)磁感应强度B不变,闭合电路的面积S发生变 化,ΔΦ =B·ΔS=B(S2-S1)。 (2)闭合电路的面积S不变,而闭合回路在非匀强磁场中运动的位 置发生变化,引起回路所在处的磁感应强度不同。
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一、对磁通量的认识 1.磁通量定义 穿过某一面积的磁感线的条数,叫作穿过这个面积的磁通量。 (1)磁通量简称磁通,磁通量的符号是Φ。 (2)磁通量是标量。 2.磁通量的计算 (1)穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线的条数,表示 磁感应强度B。 (2)当面积S和磁感应强度垂直,且在匀强磁场中时,通过S的磁通 量Φ为Φ=BS(如图甲所示)。
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(3)闭合电路的面积不变,但面积S与磁感应强度B的夹角改变而 引起磁通量变化。 (4)闭合电路的面积不变、在磁场中位置不变,而磁感应强度随时 间t发生变化。
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产生感应电流的条件 【例2】如图所示,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,线框能产生感应电流的 是( )
A.导线中电流变大 B.线框向右平动 C.线框向下平动 D.线框以ab边为轴转动 E.线框以直导线为轴转动
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三、磁通量 穿过某一个闭合回路的磁通量的大小用穿过磁感线条数的多少 来表示,与回路的面积和磁场的磁感应强度的大小有关。
请实践一次“探雷”活动:在一块较大的硬纸板下面放置一根条形 磁铁充当“地雷”。你能借助几匝铜线圈与一个灵敏电流计组装成 探雷器,确定“地雷”的位置吗? 提示:能。铜线圈通过条形磁铁上方时,穿过铜线圈的磁通量变 化会在线圈中产生感应电流,所以可以通过灵敏电流计指针的转动 确定“地雷”的位置。
A.Φ A>Φ B C.Φ A<Φ B
B.Φ A=Φ B D.无法确定
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解析:条形磁铁的磁感线是闭合曲线,在磁铁外部从N极出发到S 极,在内部从S极到N极,所以磁铁内部的磁感线全部穿过两圆环,且 方向向上,外部的磁感线部分穿过两圆环,方向向下,而且面积越大 外部磁感线穿过圆环的越多,穿过两圆环的磁通量均为合磁通量, 所以圆环面积越小,合磁通量越大。 答案:C 题后反思磁通量发生变化的因素: (1)磁感应强度B发生变化。 (2)线圈的面积S发生变化。 (3)磁感应强度B与面积S之间的夹角θ发生变化。
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三、产生电磁感应的常见类型 1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动 如图丙所示,导体AB做切割磁感线运动时,线路中有电流产生,而 若导体AB沿着磁感线方向运动时,线路中无电流产生。
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3.磁通量的单位 在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,简称韦,符号是Wb。 1 Wb=1 T· m2 4.磁通量的变化量ΔΦ (1)表达式:ΔΦ =Φ 2-Φ 1。 式中Φ2为变化后的磁通量,Φ 1为初始状态时的磁通量,该式为标 量式。 (2)磁通量的正负:磁通量虽然有正负,但它是一个标量。它的正 负是这样规定的:任何一个面都有正、反两面,规定磁感线从正面 穿入磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负,在求总的磁 通量时要注意它们的正负。ΔΦ 、Φ的符号不同于矢量,不表示方 向,当然也不表示大小,而是为了计算方便而引入的。 ΔΦ >0表示磁通量增加。ΔΦ <0表示磁通量减少。
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2.磁铁在线圈中运动 如图丁所示,条形磁铁插入或拔出线圈时,线圈中有电流产生,但 磁铁在线圈中静止不动时,线路中无电流产生。 3.改变螺线管AB中的电流 如图戊所示,将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动,当开关S闭 合或断开时,电流计中有电流通过;若开关S一直闭合,当改变滑动变 阻器的阻值时,电流计中也有电流通过。
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解析:选项A中,因I增大而引起导线周围的磁场增强,使穿过线框 的磁通量增大,线框中产生感应电流,故选项A正确。选项B中,因距 离直导线越远,磁感线分布越疏(如图甲所示),因此线框向右平动时, 穿过线框的磁通量变小,线框中产生感应电流,故选项B正确。
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奥斯特发现电流的磁效应以后,瑞士科学家科拉顿就一直做“磁 生电”的实验,他的代表性实验是:把磁铁插入线圈中,看看是否有感 应电流产生。为了排除磁铁移动对灵敏电流计的影响,他把电流计 放在隔壁的房间里面,一切准备就绪,他把磁铁插入线圈中,然后急 忙奔向隔壁,看看电流计的指针偏转了没有,结果总是大失所望。 法拉第在科拉顿的启发下,重做磁铁插入线圈的实验,发现电流计 的指针摆动了。一个划时代的伟大发现就这样从科拉顿的鼻尖下 溜走,落在了法拉第的头上。请你思考一下,科拉顿的实验为什么 没有成功? 提示:将磁铁插入线圈的过程中,有感应电流产生,当他奔向隔壁 时,磁铁已停在线圈中,磁通量不再变化,刚才产生的感应电流已不 复存在,当然看不到指针摆动了。
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(3)在匀强磁场中,若某个面积与磁感应强度方向不垂直,计算磁 通量时,应先找出垂直于磁感线方向的面积。如图乙中,平面abcd 与竖直方向间夹角为θ,则水平方向的匀强磁场穿过面积abcd的磁 通量应为 Φ =B· Scos θ。 Scos θ即是面积S在垂直于磁感线方向的投影,我们称之为有效面 积。 (4)如果一个线圈有n匝,线圈平面的面积为S,当线圈垂直放置于 磁感应强度为B的匀强磁场中时,穿过线圈的磁通量应为 Φ =BS(与匝数n无关)。 (5)当空间中有不同强弱、方向的磁场同时存在时,通过某个面的 磁通量等于各个磁场产生的磁通量的代数和,即 Φ =Φ 1+Φ 2+…
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选项C中,由图甲可知,线框向下平动时穿过线框的磁通量不变,故 选项C错误。选项D可用一些特殊位置来分析。当线框在图甲所示 位置时,穿过线框的磁通量最大;当线框转过90°时,穿过线框的磁 通量为零,因此可以判定线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化, 故选项D正确。选项E中,先画出俯视图如图乙所示,由图可看出,线 框绕直导线转动时,在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变, 因此无感应电流产生,故选项E错误。 答案:ABD 题后反思分析是否产生感应电流,关键就是分析穿过闭合线框的 磁通量是否变化,而分析磁通量是否有变化,就要搞清楚磁感线的 分布,亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化。
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特别提醒当不同的磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁感 线条数为Φ 1,反向磁感线条数为Φ 2,则磁通量等于穿过该平面的磁 感线的净条数,即Φ =Φ 1-Φ 2,该磁通量称为合磁通量。