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第5章
电与磁及其应用
本章导读电场是存在于电荷周围并能传递电荷与电荷之间相互作用的特殊物质；磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，它会对放入其中的磁体产生磁力；由磁场产生电流的现象被称为电磁感应现象……本章主要介绍电与磁的相关知识。学习目标
了解静电现象。
掌握电场中的相关概念。
掌握磁场中的相关概念。
掌握电流的磁效应。
掌握磁场对电流的作用。
理解电磁感应现象的原理及法拉第电磁感应定律。
了解交流电及安全用电的相关知识
目录 Contents
5.1 电荷与电场
5.2 电势能、电势与电势差
5.3 磁场
5.4 磁场对电流的作用
5.5 电磁感应
5.6 交流电及安全用电
5.5 电磁感应
5.5 电磁感应
演示实验5-8 探究感应电流产生的条件
（1）导体切割磁感线。
如下图所示，把导体AB和电流表连接起来形成一个闭合回路，当导体AB在磁场中向左或向右做切割磁感线的运动时，发现电流表的指针发生了偏转，表明电路中产生了电流。而如果导体AB在磁场中向上或向下运动时，电流表的指针不会发生偏转。
5.5.1 电磁感应现象
5.5 电磁感应
（2）闭合线圈与磁铁之间相对运动。
如右图所示，把线圈A和电流表连接起来，组成闭合回路。当条形磁铁插入线圈或从线圈拔出时，会发现电流表的指针发生偏转，表明电路中产生了电流。如果保持磁铁在线圈中不动，则电流表的指针不会发生偏转，电路中就没有产生感应电流。
5.5 电磁感应
（3）闭合线圈与载有变化电流的线圈。
如右图所示，把线圈B套在线圈A的外面，并将线圈B的两端接在电流表上形成闭合回路。在合上开关给线圈A通电的瞬间，电流表的指针发生了偏转，这表明线圈B中有了电流。当线圈A中的电流达到稳定时，线圈B中的电流消失。断开开关使线圈A断电时，线圈B中也有电流产生。如果用滑动变阻器来改变线圈A中的电流，则线圈B中也有电流产生。
5.5 电磁感应
通过磁场产生电流的现象叫作电磁感应现象。在电磁感应现象中形成的电流叫作感应电流。
通过演示实验5-8可以看出，若使闭合回路的一部分导体做切割磁感线的运动或使闭合回路中的磁场发生变化，都能产生感应电流。于是我们可以总结得出：只要通过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。
生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应原理制造的。
5.5 电磁感应
5.5.2 右手定则
在演示实验5-8中可以观察到，电流表的指针有时向左偏转，有时向右偏转，这表示在不同的情况下感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向是怎么判定的呢？
对于导体切割磁感线时产生的感应电流，我们可以用右手定则来判定其方向：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都处于同一个平面内；把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向，如右图所示。
5.5 电磁感应
右手螺旋定则、左手定则、右手定则有什么区别？它们分别用来判定什么的方向？
5.5 电磁感应
5.5.3 法拉第电磁感应定律
我们知道，闭合电路中要有电流通过，就必须要有电源，电源的电动势是维持持续电流的关键。在电磁感应现象中，闭合回路中有感应电流产生，说明这个电路也存在电动势。
我们把在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势。产生感应电动势的那部分导体或线圈就相当于电源。
1．感应电动势
5.5 电磁感应
我们发现，在用导体切割磁感线产生感应电流的实验中，导体运动的速度越快，电流表的指针偏转就越大，说明产生的感应电流越大；在闭合线圈与磁铁之间相对运动的实验中，磁铁插入线圈的速度越快，产生的感应电流就越大；在闭合线圈与载有变化电流的线圈的实验中，滑动变阻器的滑片滑动得越快，产生的感应电流就越大。由于闭合回路的总电阻恒定，感应电流越大，说明感应电动势也越大。
通过实验得出，感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。
英国物理学家法拉第通过精确的实验得出结论：闭合回路中感应电动势的大小，与该回路中的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。
2．法拉第电磁感应定律
5.5 电磁感应
设在 时间内，穿过某单匝线圈的磁通量变化量为 ，则在该单匝线圈中产生的感应电动势E为
式中，E 、 、 的单位分别为V、Wb、s。
如果线圈有n匝，则整个线圈的感应电动势是单匝线圈的n倍，即
5.5 电磁感应
课后实践
请同学们在课后完成以下任意一项任务。
第一项任务：在课后查阅资料，了解高铁列车进站过程中利用电磁感应现象进行能量转化的过程，撰写成调查小报告，并与同学分享交流。
第二项任务：调查生活中小型发电机的应用情况，了解其工作原理，撰写成调查小报告，并与同学分享交流。

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