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13.3 电磁感应现象及应用
第十三章 电磁感应现象及应用
学习目标及任务
1.了解电磁感应现象曲折的发现过程，通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。
2.能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流。
3.知道电磁感应现象在生活中的应用
看到了什么现象？
物理原理是什么？
摇绳发电
电磁感应现象
产生了感应电流
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。
知识回顾：
奥斯特发现了电流的磁效应
——电生磁
从电流磁效应的对称性角度思考
——磁生电
一、划时代的发现
联系到电流的磁效应，法拉第敏锐地觉察到，磁与电之间也应该有这种“感应”。
法拉第
他在1822 年的日记中写下了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达10年的探索。
法拉第：历经10年，“痴”心不改
1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上。
他在1831年8月29日的日记中写下了首次成功的记录。
一个线圈接电源
G
电源
法拉第用过的线圈
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。
法拉第：历经10年，“痴”心不改
法拉第
法拉第用过的线圈
法拉第历经10年领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
一、划时代的发现
电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
问题：
与磁场相关的哪个物理量发生了变化，才能出现这种效应呢？
问题：（1）导体棒在磁场中运动是否一定产生电流？
（2）哪些运动可以产生电流？
探究感应电流产生的条件
实验1
探究感应电流产生的条件
导体棒AB做切割磁感线运动时，磁场没有变化，变化的只有回路ABCD的面积。
穿过回路ABCD的磁通量发生了变化。
问题：感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢？
当S B时,φ=BS
φ=BS`=BScosθ
问题：如何使磁通量的变化呢？
方法：改变面积、改变磁场、改变夹角
知识回顾：
实验2
探究感应电流产生的条件
探究：线圈B中磁通量变化时是否会产生感应电流？
问题：如何使线圈B的磁通量发生变化呢？
方法：线圈A中的电流变化，使得线圈B中的磁通量发生变化。
观察下面几种情况下线圈B中是否有电流产生。
探究感应电流产生的条件
探究感应电流产生的条件
操作1：开关闭合、断开瞬间
开关和变阻器的状态 线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，滑片从右向左移动
有电流
有电流
操作2：开关闭合后，迅速滑动滑动变阻器的滑片
探究感应电流产生的条件
开关和变阻器的状态 线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，滑片从右向左移动
开关闭合时，滑片从左向右移动
有电流
有电流
无电流
有电流
有电流
探究感应电流产生的条件
面积S变化
磁场B变化
问题：如果回路面积s和磁场B同时发生变化呢？
在这两种情况下，是否都能产生感应电流呢？
实验3
探究感应电流产生的条件
总结
面积S变化
磁场B变化
面积S、磁场B
同时变化
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流。
探究感应电流产生的条件
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。
对比：
切割磁感线一定会产生感应电流吗？
哪个更具有普遍意义？
问题：
问题：闭合线圈由位置1穿过匀强磁场运动到位置4，线圈在运动过程中什么时候有感应电流？
1-2，3-4过程有感应电流
2-3过程无感应电流
探究感应电流产生的条件
大量的实验事实表明：
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
电磁感应现象：
利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
想 一 想
有些什么办法，才能让右边的线圈中出现感应电流呢？
【例题1】(多选)下列图中线圈中不能产生感应电流的是(　 　)
解析：
AC
A中，线圈在磁场中运动，穿过线圈的磁通量没有变化，所以不会产生感应电流；B中，线圈离开磁场时，磁通量减小，故有感应电流产生；C中，线圈与磁场始终平行，穿过线圈的磁通量为零，没有变化，所以不能产生感应电流；D中，在磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，发生线圈中产生感应电流．本题选不能产生感应电流，故选AC．
【课堂训练】
解析：
【例题2】如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是(　　)
A．向右平动(ad边还没有进入磁场)
B．向上平动(ab边还没有离开磁场)
C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)
D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)
选项A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流．而B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流．D中磁通量变小．
A
【课堂训练】
电磁感应现象的应用
发电机
法拉第的圆盘发电机——人类第一台发电机
1831年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指针随之摆动。这是最早的发电机。
电磁感应现象的应用
发电机
线圈
磁体
皮带
手柄
实验室手摇发电机
金属探测器
自发电手电筒
一卡通
磁悬浮列车
电磁感应现象的应用
电磁感应现象的应用
【课堂小结】
祝同学们学习愉快

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