1、11 电磁感应的发现 2 感应电流产生的条件学习目标 1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化.一、奥斯特实验的启迪1820 年，奥斯特从实验中发现了电流的磁效应.二、电磁感应现象的发现1831 年，英国物理学家法拉第发现了“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应，产生的电流叫感应电流.三、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.即学即用1.判断下列说法的正误.(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.( )(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发
2、现了电磁感应现象.( )(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.( )(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.( )2.如图 1 所示，条形磁铁 A 沿竖直方向插入线圈 B 的过程中，电流表 G 的指针 (填“不偏转”或“偏转”)；若条形磁铁 A 在线圈 B 中保持不动，电流表 G 的指针 (填“不偏转”或“偏转”).图 12答案 偏转 不偏转一、磁通量及其变化导学探究 如图 2 所示，闭合导线框架的面积为 S，匀强磁场的磁感应强度为 B.图 2(1)分别 求 出 B S(图 示 位 置 )和 B S(线 框 绕 OO 转 90)时 ， 穿 过 闭 合 导 线 框 架
3、平 面 的 磁 通量 .(2)由图示位置绕 OO转过 60时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？答案 (1) BS 0 (2) BS 减少了 BS12 12知识深化1.匀强磁场中磁通量的计算(1)B 与 S 垂直时， BS.(2)B 与 S 不垂直时， B S， B 为 B 垂直于线圈平面的分量.如图 3 甲所示， B S(Bsin )S.也可以 BS ， S 为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示， BS BScos .图 32.磁通量的变化大致可分为以下几种情况(1)磁感应强度 B 不变，有效面积 S 发生变化.如图 4(a)所示.(2)有效面积 S 不变，磁感
4、应强度 B 发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度 B 和有效面积 S 都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.3图 4例 1 如图 5 所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场有明显的圆形边界，圆心为 O，半径为 r.现于纸面内先后放上圆线圈 A、 B、 C，圆心均处于 O 处，线圈 A 的半径为 r,10 匝；线圈 B 的半径为 2r,1 匝；线圈 C 的半径为 ，1 匝.r2图 5(1)在 B 减为 的过程中，线圈 A 和线圈 B 中的磁通量变化了多少？B2(2)在磁场转过 90角的过程中，线圈 C 中的磁通量变化了多少？转过 180角呢？答案 (1) A、
5、B 线圈的磁通量均减少了 (2)减少了 B r2 减少了 B r2B r22 14 12解析 (1) A、 B 线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. ( B) r2B2 B r22即 A、 B 线圈中的磁通量都减少了B r22(2)对线圈 C， 1 B r 2 B r214当磁场转过 90时， 20，故 1 2 1 B r214当转过 180时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取 1为正，则 3为负，有 3 B r2，故 2 3 1 B r2.14 121.磁通量与线圈匝数无关.2.磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.4例 2 磁通量是研究电磁感应现象的重
6、要物理量，如图 6 所示，通有恒定电流的长直导线MN 与闭合线框共面，第一次将线框由位置 1 平移到位置 2，第二次将线框绕 cd 边翻转到位置 2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为 1和 2，则( )图 6A. 1 2 B. 1 2C. 1 2.将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以 1| 2 1| 1 2；将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以 2|( 2) 1| 1 2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为 C.二、感应电流产生的条件导学探究 (1)如图 7
7、 所示，导体 AB 做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体 AB 顺着磁感线运动时，线路中 电流产生.(填“有”或“无”)图 7(2)如图 8 所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”)图 8(3)如图 9 所示，将小螺线管 A 插入大螺线管 B 中不动，当开关 S 闭合或断开时，电流表中 电流通过；若开关 S 一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中 电流通过.(填“有”或“无”)5图 9总结：上述三个实验中，什么情况下产生了感应电流？产生感
8、应电流时共同特点是什么？答案 (1)有 无 (2)有 无 (3)有 有 无实验一中：导体棒切割磁感线运动，引起回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流.实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，引起线圈中的磁场变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流.实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动触头移动时， A 线圈中电流变化，从而引起穿过 B 的磁通量变化，产生了感应电流.三个实验共同特点是：产生了感应电流时闭合回路的磁通量发生了变化.知识深化1.感应电流产生条件的理解不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定
9、是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.2.注意区别 与 ：感应电流的产生与 无关，只取决于 的变化，即与 有关. 与 的大小没有必然的联系.例 3 下图中能产生感应电流的是( )答案 B解析 A 选项中，电路没有闭合，无感应电流；B 选项中，面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C 选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消， 恒为零，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流.61.电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可.2.磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大，若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零，但是如果在变化仍然可以产生
10、感应电流.针对训练 (多选)如图 10 所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈 A 中产生感应电流的是( )图 10A.开关 S 闭合的瞬间B.开关 S 闭合后，电路中电流稳定时C.开关 S 闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间D.开关 S 断开的瞬间答案 ACD1.(电磁感应现象的发现与认识)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后
11、，再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案 D解析 同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的 A、B 选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确.C 选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C 项错误.在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，因此 D 项正确.2.(对磁通量的理解)如图 11 所示，矩形线框 abcd 放置在水平面内，磁场方向与水平方向成7 角，已知 sin ，回路
12、面积为 S，磁感应强度为 B，则通过线框的磁通量为( )45图 11A.BS B. BS C. BS D. BS45 35 34答案 B解析 根据磁通量的定义，可得通过线框的磁通量 BSsin ，代入数据解得 BS，45所以 B 选项正确.3.(对磁通量的理解)如图 12 所示， a、 b 是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量 a、 b的大小关系为( )图 12A. a bB. a b，故 A 正确.4.(感应电流的产生条件)(多选)如图 13 所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩8形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框产生感应电流的是( )图 13A.导线中的电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以 AB 边为轴转动答案 ABD
