1、第四章 电磁感应 1 划时代的发现 2 探究感应电流的产生条件,【自主预习】 1.电磁感应现象的发现: (1)“电生磁”的发现:1820年,丹麦物理学家_ 发现了电流的_。 (2)“磁生电”的发现:1831年8月,英国科学家_ 发现了_。,奥斯特,磁效应,法拉第,电磁感应现象,(3)法拉第的概括:法拉第把引起电流的原因概括为五类,它们都与_相联系: 变化的_。 _的磁场。 运动的恒定电流。 运动的磁铁。 在磁场中_的导体。,变化和运动,电流,变化,运动,2.感应电流的产生条件: (1)探究导体棒在磁场中运动是否产生电流:,无,无,有,变化,不变,(2)探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流:,有,
2、无,有,有,无,有,变化,不变,(3)模仿法拉第的实验:,有,有,无,有,变化,不变,【预习小测】 1.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,【解析】选D。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,选项D正确。,2.(多选)如图所示为同一平面内的两个回路A、B;下列操作及结果可能实现的是 ( ) A.先闭合S1,再闭合S2瞬间,的指针偏转 B.S1、S2闭合后,断开S2瞬间,的指针偏转 C.先闭合S2再闭合S1瞬间,的指针偏转 D.S1、S2
3、闭合后,断开S1瞬间,的指针偏转,【解析】选C、D。S2闭合,S1闭合或断开,B回路都会有电流产生,S1闭合,B回路中磁通量不会变化,没有感应电流,A、B错误,C、D正确。,3.(多选)如图所示的实验中,在一个足够大的磁铁的磁场中,如果AB沿水平方向运动速度的大小为v1,两磁极沿水平方向运动速度的大小为v2,则 ( ),A.当v1=v2,且方向相同时,可以产生感应电流 B.当v1=v2,且方向相反时,可以产生感应电流 C.当v1v2时,方向相同或相反都可以产生感应电流 D.当v2=0时,v1的方向改为与磁感线的夹角为,且90,可以产生感应电流,【解析】选B、C、D。当v1=v2,且方向相同时,
4、二者无相对运动,AB不切割磁感线,回路中磁通量不变化,回路中无感应电流,A错误;B、C、D所述三种情况闭合电路部分导体即AB仍在切割磁感线,穿过回路的磁通量发生变化,有感应电流产生,B、C、D都正确。,4.(多选)在如图所示的各图中,闭合线框中能产生感应电流的是 ( ),【解析】选A、B。感应电流产生的条件是:只要穿过闭 合线框的磁通量发生变化,闭合线框中就有感应电流产 生。A图中,当线框转动过程中,穿过回路的磁感线条数 变化,线框的磁通量发生变化,线框中有感应电流产 生;B图中,离直导线越远磁场越弱,所以当线框远离导 线时,线框中磁通量不断变小,所以B图中也有感应电流 产生;C图中一定要把条
5、形磁铁周围的磁感线空间分布,图弄清楚,在图示位置,线框中的磁通量为零,在向下移动过程中,线框的磁通量一直为零,磁通量不变,线框中无感应电流产生;D图中,线框中的磁通量一直不变,线框中无感应电流产生,故A、B正确。,主题一 电磁感应现象的发现 【互动探究】 1.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?,提示: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”。,2.1825年,瑞士科学家科拉顿用恒定电流或条形磁铁放在线圈附近实验时,为了排除磁铁对电流表的影响,把电流表和线圈分别放在
6、两个房间里,如图所示。他在两个房间跑来跑去,没有观察到电磁感应现象。,他没有看到感应电流的原因是什么? 提示:恒定电流或磁场在电路中不会产生感应电流。,3.法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,法拉第由此领悟到了什么? 提示: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。他立即领悟到:“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。,【探究总结】 从“电生磁”到“磁生电” 很多科学家在利用磁场来获得电流的过程中经历了很多次失败,其主要原因是思想意识问题,即没有从“稳态”的猜想转变到“动态”的考虑上来。,【典例示范】 (多选)十年磨一剑,法拉第终于找到了开启电能宝
7、库的“金钥匙”,他总结出 ( ) A.“磁生电”不是一种稳态效应,而是一种在变化、运动过程中才会出现的效应 B.“磁生电”是一种静态过程,因为线圈不运动,磁场变化时也能产生电磁感应现象,C.“变化”“运动”可以是指:变化的电流、变化的磁场、运动的磁铁、在磁场中运动的电流 D.恒定的电流能产生磁场,但恒定的磁场不能产生电流,【解析】选A、C。“磁生电”不是一种稳态效应;线圈不动时磁场变化可能会产生电流。反过来,即使磁场是恒定的,若里面有运动的闭合电路也可能产生电流。本题选A、C。,【探究训练】 1.下列现象中,属于电磁感应现象的是 ( ) A.磁场对电流产生力的作用 B.变化的磁场使闭合回路产生
8、感应电流 C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化 D.电流周围产生磁场,【解析】选B。电磁感应现象是由变化的磁场产生感应电流的现象,A错误、B正确;C为磁化现象;D为“电生磁”现象,C、D错误。,2.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.除了法拉第之外的科学家在研究过程中没有收获是因为没有穷追到底 B.科学家对自然现象、自然规律的某些“信念”,在科学发现中起着重要作用 C.法拉第发现电磁感应现象只是一种偶然 D.成功属于坚持不懈的有心人,【解析】选A、B、D。法拉第和其他同时代从事电磁感应研究的科学家有着共同的信念:自然界应该是和谐统一的。正因为在这种信念影响下从事研究,终于在科学上有所发现,但他
9、们有的往往没有穷追到底,所以A、B对;法拉第发现电磁感应除了有坚定的信念,同时具有踏实、客观的科学态度,十年坚持不懈的努力,终于取得了重大突破,所以C错,D对。,【补偿训练】 (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,【解析】选C、D。摩擦起电是静电现象;两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象;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”。C、D表明电和磁有联系。,主题二 探究感应电流的产生条件 【互动探究】 探究点1
10、导体棒在磁场中运动时是否产生电流 情景1:如图所示,导体棒静止。,情景2:导体棒平行磁感线运动。 情景3:导体棒切割磁感线运动。 结合以上情景,讨论下列问题: (1)三种情景是否都有感应电流产生? 提示:情景1、2无感应电流产生,而情景3有感应电流产生。,(2)情景2中导体运动为什么不产生感应电流?回路中的磁通量是否变化? 提示:导体平行磁感线运动,而不切割磁感线。回路中的磁通量不发生变化。 (3)情景3中能否产生感应电流?而此时回路中的磁通量是否变化? 提示:能产生感应电流。回路中的磁通量发生变化。,(4)闭合导体回路的一部分导体在磁场中运动时一定产生感应电流吗? 提示:不一定。闭合导体回路
11、的一部分导体在磁场中运动时,若其速度方向与磁场方向平行,则不能产生感应电流。 (5)闭合导体回路的磁通量发生变化一定能产生感应电流吗? 提示:一定能产生感应电流。,探究点2 螺线管是否产生感应电流 情景1:如图所示的实验。,情况1:线圈不动,条形磁铁上下、左右(小幅度)运动。 情况2:条形磁铁不动,线圈上下、左右(小幅度)运动。 情况3:线圈和磁铁均不动,把接线柱的铁夹断开或接上的瞬间。,情景2:如图所示。,情况1:开关闭合、断开瞬间 情况2:开关保持闭合,迅速移动滑动变阻器的瞬间。 结合以上情况讨论: (1)两种探究过程是否都能产生感应电流。 提示:都能产生电流。,(2)产生感应电流的共性是
12、_ _。,引起穿过线圈的磁通量发,生变化,(3)产生感应电流的条件与初中所学的“闭合电路的一部分导体切割磁感线会产生感应电流”有什么不同? 提示:初中所学的闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动就能产生感应电流,实质上是该闭合电路的磁通量发生变化。但有时候,虽然导体切割磁感线,但磁通量不发生变化,不产生感应电流,故要产生感应电流,必须要求导体构成的闭合回路中磁通量发生变化,并不一定是切割磁感线运动。,【探究总结】 感应电流的产生条件 (1)闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动。 (2)该闭合回路的磁通量发生变化。,【典例示范】 如图所示,在正方形线圈的内部有一条形磁铁,线圈与磁铁在同一平面内。两
13、者有共同的中心轴线OO,关于线圈中产生感应电流的下列说法中正确的是 ( ),A.当磁铁向纸面外平移时,线圈中产生感应电流 B.当磁铁向上平移时,线圈中产生感应电流 C.当磁铁向下平移时,线圈中产生感应电流 D.当磁铁N极向纸外、S极向纸内绕OO轴转动时,线圈中产生感应电流,【解题指南】解答本题应注意以下两点: (1)明确条形磁铁产生磁场的磁感线分布特点。 (2)根据穿过线圈的磁感线的净条数,判断磁通量的变化。,【解析】选D。由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知,当磁铁平动时,穿过正方形线圈的磁通量始终为零,不发生变化,故线圈中不产生感应电流,故A、B、C错;当磁铁转动时,穿过正方形线圈的磁通量发
14、生变化,线圈中产生感应电流,D对。,【探究训练】 1.如图所示,矩形线框abcd与匀强磁场方向平行,且一半在磁场内,另一半在磁场外。下列操作中线圈中能产生感应电流的是 ( ),A.以bc边为轴转动 B.以中心线MN为轴转动 C.以ab边为轴转动 D.以cd边为轴转动,【解析】选A。以bc边为轴转动时,由于线框与磁场夹角变化,引起磁通量变化,产生感应电流,A对;以MN为轴转动时,磁通量仍然等于零不变,不产生感应电流,B错;以ab边或cd边为轴转动时,磁通量也保持为零不变,不产生感应电流,C、D错。,2.(多选)如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表
15、面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中有感应电流的是 ( ),A.线圈中通以恒定的电流 B.通电过程中,使滑动变阻器的滑片P做匀速移动 C.通电过程中,使滑动变阻器的滑片P做加速移动 D.将开关突然断开的瞬间,【解析】选B、C、D。线圈中通以恒定的电流,铜环A中磁通量不变,铜环A中没有感应电流,故A错误;滑动变阻器的滑片P做匀速、加速移动时,电路中电阻变化,从而引起线圈中电流变化,磁场强弱发生变化,则铜环A中磁通量发生变化,铜环A中有感应电流,故B、C正确;将开关突然断开的瞬间,线圈中电流变为零,铜环A中磁通量减少,铜环A中有感应电流,故D正确。,【补偿训练】 1.如图所示,导线ab和cd互相
16、平行,则下列四种情况中,导线cd中无电流的是 ( ) A.开关S闭合或断开的瞬间 B.开关S是闭合的,但滑动触头向左滑 C.开关S是闭合的,但滑动触头向右滑 D.开关S始终闭合,滑动触头不动,【解析】选D。如果导线cd中无电流产生,则说明通过cd闭合线圈的磁通量没有发生变化,也就说明通过导线ab段的电流没有发生变化。显然,开关S闭合或断开的瞬间、开关S闭合滑动触头向左滑的过程、开关S闭合滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化,从而使cd回路中磁通量变化,在cd导线中产生感应电流。故本题选D。,2.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一磁感应强度为B
17、的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( ),A.ab向右运动,同时使减小 B.使磁感应强度B减小,角同时也减小 C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和角(090),【解析】选A。设此时回路面积为S,据题意,磁通量=BScos,对A,S增大,减小,cos增大,则增大,A正确。对B,B减小,减小,cos增大,可能不变,B错误。对C,S减小,B增大,可能不变,C错误。对D,S增大,B增大,增大,cos减小,可能不变,D错误。,【通法悟道】判断感应电流是否产生的方法 (1)明确所研究的对象是否是由导体构成的闭合回路。 (2)利用磁通量的定义或其物理意义判断该回路的磁通量是否发生变化。 (3)若由导体构成的闭合回路中的磁通量发生变化,就产生感应电流,否则不产生。,【课堂小结】,
