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新人教版 必修三
第十三章 电磁感应及电磁波初步
第3节 电磁感应现象及其应用
新课引入
我们知道，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。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？
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
从电流磁效应的对称性角度思考
——磁生电
奥斯特发现了电流的磁效应
——电生磁
学习任务一 ： 划时代的发现
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。
学习任务一 ： 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。为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来.
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。
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？
这些现象叫为电磁感应，
产生的电流叫作感应电流
学习任务一 ： 划时代的发现
金属棒AB静止时，电路中没有感应电流产生；AB沿着磁感线运动时，电路中也没有感应电流；只有AB切割磁感线时才产生感应电流。AB切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路ABCD的面积。那么，与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢？
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。也就是说，穿过回路ABCD的磁通量发生了变化。
学习任务二： 产生感应电流的条件
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。
学习任务二： 产生感应电流的条件
观察下面几种情况下线圈B中是否有电流产生。
学习任务二 ： 产生感应电流的条件
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
学习任务二： 产生感应电流的条件
操作2：开关闭合后，迅速滑动滑动变阻器的滑片
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
学习任务二： 产生感应电流的条件
在上面的实验中，由于迅速移动滑动变阻器的滑片（或由于开关的闭合、断开），线圈A中的电流迅速变化，产生的磁场的强弱也在迅速变化，又由于两个线圈套在一起，所以线圈B内的磁场强弱也在迅速变化。这种情况下，穿过线圈B的磁通量也发生了变化，线圈B中有感应电流。
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。
学习任务二 产生感应电流的条件
以上实验及其他事实表明：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。
产生感应电流的条件：
1、闭合回路
2、磁通量发生变化
学习任务二： 产生感应电流的条件
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。
学习任务三 ： 电磁感应现象的应用
三峡发电机组
学习任务三： 电磁感应现象的应用
法拉第出生于英国的一个铁匠家庭，曾经在一家书店当过学徒。1813 年，22 岁的法拉第毛遂自荐，成了著名化学家戴维的助理实验员。
法拉第看到，伏打电池昂贵、产生的电流小，而自然界中有不少天然磁石。如果可以由磁产生电流，就能获得廉价的电力。他说：“我因为对当时产生电的方法感到不满意，因此急于发现磁与感应电流的关系，觉得电学在这条路上一定可以充分发展。
在 10 年的探索中，法拉第遭遇了多次失败。在他当年的日记中“未显示作用”“毫无反应”“不行”等词语，记录着艰苦的探索历程。他还认为电磁相互作用是通过介质来传递的，并把这种介质叫作“场”，他还以惊人的想象力创造性地用“力线”（即现代物理学中的“磁感线”）形象地描述“场”的物理图景。
法拉第鄙视金钱、地位和权势。他谦虚、朴实、安于清贫，谢绝了皇家学会会长、皇家研究院院长、伦敦大学教授等职位和头衔，也不肯接受贵族爵位。
STSE 法拉第与电气化时代
当堂达标检测
1．图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？
(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）；
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）；
(3)线框绕轴线转动（图丙）。
【详解】(1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动,线框的磁通量不变，不产生感应电流；
(2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动，线框的磁通量不变，不产生感应电流；
(3)线框绕轴线转动，线框的磁通量变化，产生感应电流
当堂达标检测
【详解】先把线圈撑开，然后放手，让线圈收缩，则线圈的面积减小，根据可知，穿过线圈的磁通量减小，则线圈中会产生感应电流。
2．磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？
当堂达标检测
【详解】当线圈向右移动，进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量增大，故产生感应电流；当完全进入时，穿过线圈的磁通量不变，则不产生感应电流；当离开磁场时，磁通量减小，产生感应电流。
3．如图，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？
当堂达标检测
4．矩形线圈 位于通电长直导线附近（如图），线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流 逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。
【详解】当线圈逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场减弱，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流；当电流增大或减小时，垂直纸面向里的磁场增强或减弱，穿过线圈的磁通量增加或减小，因此有感应电流。
当堂达标检测
【详解】如果使铜环沿着磁场的方向移动，则穿过铜环的磁通量不变，不会产生感应电流；如果磁场是不均匀的，如果使铜环沿着磁场的方向移动，则穿过铜环的磁通量发生变化，会产生感应电流。
5．把一个铜环放在匀强磁场中，使铜环的平面跟磁场方向垂直（图甲）。如果使铜环沿着磁场的方向移动，其中是否有感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的（图乙），是否有感应电流？为什么？
当堂达标检测
详解】要在线圈B中产生感应电流，线圈A的电流要改变，从而使穿过B的磁通量变化；甲图中电流是恒定的，不可能激发出感应电流；图乙、丙和丁中的电流都是变化的，能使线圈B中产生感应电流。
6．某实验装置如图所示，在铁芯 上绕着两个线圈 和 。如果线圈 中电流 与时间 的关系有图所示的甲、乙、丙、丁四种情况，那么在 这段时间内，哪种情况可以观察到线圈 中有感应电流？

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