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第2节　电磁感应现象及其应用
[学习目标]
1.知道磁通量，并进行计算。
2.了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。
3.知道电磁感应现象在生产生活中的应用。
[基础梳理]
一、磁通量
1.磁通量
(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量。
注：磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”。
(2)定义式：Φ＝BS。
(3)单位：韦伯，简称韦，符号是Wb。1 Wb＝1 T·m2。
2.磁通密度：由上式得B＝，这表示磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度。
二、电磁感应现象及应用
1.探究感应电流产生的条件
实验1　如图甲所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。(填“有”或“无”)
甲
实验2　如图乙所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。(填“有”或“无”)
实验3　如图丙所示，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，电流表中有电流。
　　　　
　　　　　　　乙　　　　　　　　　　　　　　丙
2.电磁感应
闭合回路的磁通量变化而产生电流的现象称为电磁感应，所产生的电流叫感应电流。
3.电磁感应的应用
(1)磁可用来记录声音、影像等数字信息，还可用来记录其他信息。
(2)无线充电：利用电磁感应制成手机无线充电装置。
(3)动圈式话筒：话筒是把声音转化为电信号的装置。
[能力拓展]
一、磁通量
1.对磁通量的理解
(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
(2)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正、负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。
(3)某面积内有相反方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。
2.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(a)所示。
(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化。如图(b)所示。
(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。如图(c)所示。
二、电磁感应现象及应用
1.感应电流产生条件的理解
(1)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。
(2)只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。
2.ΔΦ与Φ的区别
ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。
3.感应电流的产生判断流程
(1)确定研究的闭合电路。
(2)再清楚电路内的磁场分布，并确定该电路磁通量Φ。
(3)
[随堂演练]
1．在人类对自然界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（　　）
A．安培最先发现电流周围存在磁场，总结出磁场对电流的作用力公式
B．法拉第最先通过实验发现了电磁感应现象，进一步完善了电与磁的内在联系
C．伏特最先发现了电流热效应的规律，找到了电能和热能之间的转化关系
D．库仑最先利用扭秤发现了点电荷间的相互作用规律，并通过油滴实验测定了元电荷的值
2．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　）
A．线圈1中有顺时针方向的感应电流，静止不动
B．线圈2中无感应电流，静止不动
C．线圈3中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
D．线圈4中有逆针方向的感应电流，沿着对角线向外运动
3．楞次定律犹如电磁领域的“惯性定理”，关于楞次定律的下列说法中正确的是（　　）
A．感应电流的磁场总是要阻止磁通量的变化
B．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C．感应电流的磁场总是跟原磁场方向相反，阻碍原磁场的变化
D．穿过闭合回路的原磁场减弱时，感应电流将阻碍原磁场减弱
4．如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极（Ⅰ在上、Ⅱ在下），ab为放在其间的金属棒；金属棒ab和金属棒cd用导线连成一个闭合回路；当ab棒向左运动时，cd金属棒受到向下的磁场力，则有（　　）
A．由此可知d点电势高于c点电势
B．由此可知Ⅰ是S极
C．由此可知Ⅰ是N极
D．当cd棒向下运动时，金属棒ab不受到向左的磁场力
5．如图所示，水平绝缘粗糙桌面上有一个铝环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。竖直向上或者水平移动条形磁铁时，铝环始终未动，下列说法正确的是（　　）
A．竖直向上移动条形磁铁，铝环对桌面的压力增大
B．竖直向上移动条形磁铁，从上往下看，铝环中感应电流的方向沿顺时针方向
C．向右平移条形磁铁，铝环受到的摩擦力的方向向左
D．向左和向右平移条形磁铁，铝环中感应电流的方向相反
6．某磁场磁感线如图所示，有铜线圈自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（　　）
A．始终顺时针 B．始终逆时针
C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针
7．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）请将图中所缺的导线补接完整___________。
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后：
①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将___________。
②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针将___________。
8．某同学利用如图所示的器材来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中为原线圈，为副线圈。
（1）在给出的实物图中，将实验仪器连成完整的实验电路_______；
（2）在实验过程中，除了查清流入电流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_______的绕制方向（选填“”、“”或“和”）
（3）若连接好实验电路并检查无误后，该同学闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏了一下，说明线圈______（选填“”、“”或“和”）中有了感应电流．那么开关闭合后，将线圈插入稳定后再迅速拔出时，电流计指针将_______（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）；
（4）该同学通过实验总结出：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的_______。
参考答案
1．B
【详解】
A．奥斯特通过电流的磁效应发现电流周围存在磁场，故A错误；
B．法拉第最先通过实验发现了电磁感应现象，进一步完善了电与磁的内在联系，故B正确；
C．焦耳最先发现了电流热效应的规律，找到了电能和热能之间的转化关系，故C错误；
D．库仑发现了库仑定律，即点电荷间的相互作用，密立根通过油滴实验测定了元电荷的值，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
AC．根据安培定则，判断线圈1、3中磁通量始终为零，所以无感应电流，静止不动。故AC错误；
BD．根据安培定则，判断线圈2、4中磁通量均增加，由楞次定律可知，线圈2中有顺针方向的感应电流，线圈4中有逆针方向的感应电流，两线圈均沿着对角线向外运动。故B错误；D正确。
故选D。
3．B
【详解】
AB．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍并不是阻止，只起延缓的作用，故A错误，B正确；
C．当原磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场同向，故C错误；
D．“楞次定律”里起阻碍作用的是“感应电流的磁场”，它阻碍“原磁通量的变化”，不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．cd金属棒受到向下的磁场力，根据左手定则可知，电流方向c到d，故d点电势低于c点电势，故A错误；
BC．电流为b到a，根据右手定则可以判断由此可知Ⅰ是S极，故B正确C错误；
D．当cd棒向下运动时，cd棒中产生由d到c的电流，ab棒中的电流由a到b，由左手定则可知可知ab导线受到向左的磁场力。故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
AB．竖直向上移动条形磁铁时，铝环内的磁通量减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向（从上往下看）；由左手定则可以判定，圆环中的感应电流在条形磁铁的磁场中受到了向上的安培力，所以铝环对桌面的压力减小了，故A、B错误；
C．向右平移条形磁铁，铝环内的磁通量减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向（从上往下看）；铝环则受到了向右的安培力，所以将受到桌面向左的摩擦力，故C正确；
D．向左和向右平移条形磁铁时，铝环内的磁通量都将减少，由楞次定律可以判定铝环中感应电流的方向沿逆时针方向（从上往下看），即铝环中感应电流的方向相同，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量先增大后减小，从A处落到O处，穿过线圈的磁通量增大，所以感应电流的磁场方向向下，则感应电流的方向为顺时针，从O处落到B处，穿过线圈的磁通量减少，产生的感应电流的磁场方向向上，则感应电流的方向为逆时针。
故选C。
7． 向右偏转一下 向左偏转一下
【详解】
（1）[1]“探究电磁感应现象”实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合回路，如上图所示。
（2）①[2]闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；闭合开关，将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转一下；
②[3]原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将向左偏转一下。
8． L1和L2 L2 向左偏 磁通量的变化
【详解】
（1）[1]实物连线如图；
（2）[2]在实验过程中，除了查清流入电流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清和的绕制方向。
（3）[3][4]若连接好实验电路并检查无误后，该同学闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏了一下，说明线圈中有了感应电流；同时也说明当穿过线圈的磁通量增加时，产生的感应电流使电流计指针右偏；那么开关闭合后，将线圈插入稳定后再迅速拔出时，穿过线圈的磁通量减小，则电流计指针将向左偏；
（4）[5]该同学通过实验总结出：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化；

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