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(共62张PPT)
3．电磁感应现象及应用
第十三章　
电磁感应与电磁波初步
整体感知·自我新知初探
[学习任务]　1．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。
2．知道电磁感应现象和感应电流的概念。
3．能够运用感应电流的产生条件判断是否产生感应电流。
4．了解电磁感应现象的应用。
[问题初探]　问题1．感应电流产生的条件是什么？
问题2．什么是感应电流？
问题3．世界第一台发电机——法拉第盘的原理是什么？
[提示]　问题1．穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。
问题2．电磁感应现象中产生的电流。
问题3．电磁感应。
[自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
1．________发现的电流的磁效应，证实了电现象和________是有联系的。
2．1831年，________发现了“磁生电”现象，他认为“磁生电”是一种在____________的过程中才能出现的效应。
3．法拉第把这些“磁生电”现象定名为__________，这些现象中产生的电流叫作__________。
知识点一　划时代的发现
奥斯特
磁现象
法拉第
变化、运动
电磁感应
感应电流
电磁感应的探索历程
开端 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电和磁存在着必然的联系，拉开了研究电与磁联系的序幕
过程 奥斯特实验激发了人们对“磁生电”的探索热情，法国物理学家菲涅耳、安培和瑞士科学家科拉顿、美国科学家亨利先后设计实验探索“磁生电”，但都没有成功
结果 英国物理学家法拉第经过十年不懈的探索，在1831年第一次发现了“磁生电”现象，并从中领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第经过实验，总结了“磁生电”的条件，引领人类社会进入了电气化时代
【典例1】　(电磁感应现象的发现过程)(多选)下列说法正确的是
(　　)
A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第
B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性
C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关
D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代
√
√
CD　[奥斯特发现了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性，发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故A、B错误；产生感应电流的原因都与变化或运动有关，电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代，故C、D正确。]
1．产生感应电流的条件
(1)实验：探究感应电流产生的条件
探究一：如图甲实验中，导体棒在磁场中保持相对静止或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都______电流，当导体ab做____________运动时，闭合回路中有电流产生。
知识点二　产生感应电流的条件　电磁感应现象的应用
没有
切割磁感线
探究二：如图乙实验中，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中______电流产生；当线圈A的电流______时，线圈B所在回路中就有了电流。
(2)产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的________________时，闭合导体回路中就产生感应电流。
没有
变化
磁通量发生变化
2．电磁感应现象的应用
生产、生活中广泛使用的变压器、________等都是根据电磁感应制造的。
电磁炉
保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中。
问题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)，线框中是否产生感应电流？
提示：题图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。
问题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)，线框中是否产生感应电流？
提示：题图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。
问题3．条形磁铁左右运动时(图丙)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？
提示：发生偏转。闭合螺线管线圈中磁通量发生变化。
1．电磁感应
(1)电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
(2)产生感应电流的条件
①导体电路闭合；②闭合回路中磁通量变化。
(3)电磁感应现象的实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电流产生。
(4)能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。
2．常见的产生感应电流的三种情况
【典例2】　(对电磁感应现象的理解)下列选项属于电磁感应现象的是(　　)
A．通电导体周围产生磁场
B．磁场对通电导体发生作用
C．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象
D．电荷在磁场中定向移动形成电流
√
C　[电流能产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故A错误；通电导体在磁场中受到磁场力作用，不是电磁感应现象，故B错误；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象，故D错误。]
【典例3】　(探究感应电流产生的条件)如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验电路图。
见解析图
(1)请在图中连线，把实验装置连接完整。
(2)开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在_____(选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法：①___________；②_________________；③_______________________。
a
断开开关
插入或拔出线圈A
移动滑动变阻器的滑片
[解析]　(1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将灵敏电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示。
(2)由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流式接法，为保护电路应该使接入电路的电阻最大，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于a端。
(3)开关S闭合后还有多种方法能使线圈B中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、线圈A在线圈B中插入或拔出、断开开关等。
【典例4】　(感应电流条件的应用)(多选)下列图中能产生感应电流的是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
√
√
BD　[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，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流。]
【教用·备选例题】
【典例】　如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是(　　)
√
C　[闭合导体环在无限大匀强磁场中加速平动，磁通量没有变化，不能产生感应电流，故A错误；线圈与磁场方向平行，磁通量不发生改变，故不能产生感应电流，故B错误；闭合回路中金属杆做切割磁感线运动，能够产生感应电流，故C正确；导体细杆切割磁感线，但是没有闭合回路，故不能产生感应电流，故D错误。]
应用迁移·随堂评估自测
1． (多选)在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述中符合物理学史的是(　　)
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系
B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C．库仑最早通过扭秤实验精确测出了带电体之间的相互作用力
D．楞次经过长达十年的实验探索，发现了电磁感应现象
√
2
4
3
题号
1
√
√
ABC　[奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，解释了磁化现象，故B正确；库仑最早通过扭秤实验精确测出了带电体之间的相互作用力，即库仑定律，故C正确；法拉第经过长达十年的实验探索，发现了电磁感应现象，故D错误。]
2
4
3
题号
1
2．下列现象中，属于电磁感应现象的是(　　)
A．通电线圈在磁场中转动
B．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C．磁铁吸引小磁针
D．小磁针在通电导线附近发生偏转
2
3
题号
1
4
√
B　[闭合线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应，B正确；A中通电线圈在磁场中转动是因为受磁场力作用，A错误；D是电流的磁效应，D错误；C中磁铁吸引小磁针是磁场的作用，C错误。]
3．如图所示为闭合电路的部分电路在磁场中的运动情况，能产生感应电流的是(　　)
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题号
4
1
A　　　　　　B
C　　　　　　D
√
C　[磁场方向与导体棒运动方向所在平面平行，没有做切割磁感线运动，不产生感应电流，A、B、D错误；磁感线垂直纸面向外，导体斜向上运动，做切割磁感线运动，能产生感应电流，C正确。 ]
4．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。请根据实验现象填空：
2
4
3
题号
1
(1)开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B，可以看到电流计指针________。
(2)线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针________。
(3)开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针________。(均选填“偏转”或“不偏转”)
2
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3
题号
1
偏转
偏转
偏转
[解析]　(1)开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。
(2)线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。
(3)开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，回路中电流变化，则穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。
2
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题号
1
回归本节知识，完成以下问题：
1．什么是电磁感应现象？
提示：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
2．如果平面跟磁场方向不垂直，该如何计算磁通量呢？
提示：可以作出该平面在垂直于磁场方向上的投影平面，设两平面之间的夹角为θ，则磁通量Φ＝BS cos θ。
3．产生感应电流的条件是什么？
提示：闭合回路的磁通量发生变化。
?题组一　划时代的发现
1．社会的进步离不开科学发现，每一步科学探索的过程倾注了科学家的才智和努力，以下关于科学家的贡献说法不正确的是(　　)
A．安培提出了分子电流假说，解释了磁现象
B．奥斯特首先发现了电流的磁效应
C．法拉第发现了电磁感应现象
D．库仑测出了电子的电荷量
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题号
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√
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课时分层作业(十八)　电磁感应现象及应用
D　[安培提出了分子电流假说，成功地解释了磁现象，A正确；奥斯特通过实验研究，首先发现了电流周围存在磁场，发现了电流的磁效应，B正确；法拉第首先发现了电磁感应现象，C正确；库仑发现了库仑定律，密立根最终测得了元电荷的电荷量，D错误。]
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题号
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2．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．将绕在条形磁体上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化
B．在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示数的变化
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体后，再到相邻房间去观察电流表示数的变化
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，观察电流表示数的变化
√
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题号
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D　[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，A、B选项都不会使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A、B错误；条形磁体插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，故C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，故D正确。]
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题号
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?题组二　产生感应电流的条件　电磁感应现象的应用
3．下列说法正确的是(　　)
A．磁感应强度B增强，磁通量一定变大
B．线圈面积S增大，磁通量一定变大
C．只要穿过电路的磁通量不为零，电路中一定产生感应电流
D．穿过闭合电路的磁通量增加，电路中产生感应电流
√
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题号
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D　[磁通量为磁感应强度B与垂直磁场方向的线圈面积S的乘积，磁通量发生变化可能是磁感应强度发生变化，也可能是线圈面积发生变化，还可能是磁场与线圈的夹角发生变化引起的，若磁感应强度和线圈面积同时变化，则磁通量不一定变化，故A、B均错误；电路中有无感应电流产生取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是回路中有无磁通量，故C错误，D正确。]
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题号
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4．在物理学史上，奥斯特首先发现电流周围存在磁场。随后，物理学家提出“磁生电”的设想。很多科学家为证实这种设想进行了大量研究。下列实验中可以产生感应电流的是(　　)
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题号
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A．甲图中，条形磁铁向闭合金属环运动
B．乙图中，条形磁铁静止在线圈上方过程
C．丙图中，开关闭合后发现金属棒运动
D．丁图中，导线缠绕在磁铁上与灵敏电流计连接
√
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题号
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A　[条形磁铁向闭合金属环运动，通过金属环的磁通量会有变化，可以产生感应电流，故A正确；条形磁铁静止在线圈上方过程，线圈中的磁通量没有发生变化，不可以产生感应电流，故B错误；开关闭合后金属棒运动，因为金属棒通电后会受到安培力作用，在安培力的作用下发生运动，与感应电流无关，故C错误；导线缠绕在磁铁上与灵敏电流计连接过程中没有磁通量的变化，不会产生感应电流，故D错误。]
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题号
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5．如图所示，矩形线框在足够大的匀强磁场中做的各种运动中，能够产生感应电流的是(　　)
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题号
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A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
B　[由题图可知，矩形线框中磁通量变化的只有B图，因此只有B图能产生感应电流，故选B。]
√
6．通电直导线垂直穿过闭合线圈L，如图所示，则(　　)
A．当电流I增大时，线圈L中有感应电流
B．当L左右平动时，L中有感应电流
C．当L上下平动时，L中有感应电流
D．以上各种情况都不会产生感应电流
√
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题号
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D　[根据直线电流的磁场特点知，A、B、C各种情况下，穿过线圈的磁通量始终为零，选项D正确。]
7．如图所示，条形磁体正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁体平行。则线框由N极匀速平移到S极的过程中，线框中的感应电流的情况是(　　)
A．线框中始终无感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁体中部时无感应电流，过中部后又有感应电流
D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁体中部时有感应电流，过中部后又无感应电流
√
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题号
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B　[根据条形磁体的磁场分布情况可知，线框在磁体左端时，磁感线从线框下表面穿入；当运动到磁体中央时，穿过线框的磁通量为零；当线框在磁体右端时，磁感线从线框的上表面穿入，所以线框从磁体上方匀速运动的过程中，穿过线框的磁通量始终发生变化，线框中始终有感应电流，选项B正确。]
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8．电动汽车无线充电原理图如图所示。当汽车行驶到安装在地面的发射线圈装置上时，接收线圈即可“接收”到发射线圈的电流，从而对电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是(　　)
A．主要利用了电流的热效应
B．主要利用了电磁感应原理
C．需将发射线圈接直流电源
D．需将接收线圈正对发射线圈
√
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题号
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B　[无线充电主要利用电磁感应原理，故A错误，B正确；需将发射线圈接交流电源，变化的电流才可能产生变化的磁场，从而产生感应电流，故C错误；接收线圈没有正对发射线圈时，也可引起通过接收线圈的磁通量变化，产生感应电流，故D错误。]
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9．(多选)在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度大小分别为v1和v2，如图所示，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是(　　)
A．ab、cd均向右运动，且v1＝v2
B．ab、cd均向右运动，且v1＞v2
C．ab、cd均向左运动，且v1＞v2
D．ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2
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BCD　[ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，穿过闭合回路的磁通量不变，故无感应电流产生，故A错误；B、D两项所述情况，穿过闭合回路的磁通量增加，C项所述情况，穿过闭合回路的磁通量减少，均有感应电流产生，故B、C、D正确。]
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10．如图所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图。两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流(　　)
A．开关S接通或断开瞬间
B．开关S接通一段时间之后
C．开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时
D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
√
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B　[根据法拉第对产生感应电流的概括，A、C、D符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象的条件；B项中开关S接通一段时间之后，线圈A中是恒定电流，而“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应，故不能使线圈B中产生感应电流。]
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11．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是(　　)
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但触头向左滑
C．开关S是闭合的，但触头向右滑
D．开关S始终闭合，不滑动触头
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D　[如果导线cd中无电流产生，则说明通过ab中的电流没有发生变化，显然不是开关S闭合或断开的瞬间；若是开关S闭合，不管触头左移还是右移，ab中的电流都会发生变化，那么cd中都会有感应电流，故选D。]
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12．如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是(　　)
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动(小于90°)
C．以ad边为轴转动(小于60°)
D．以bc边为轴转动(小于60°)
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D　[将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流。当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流。当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量减少，所以在这个过程中，线框中会产生感应电流。如果转过的角度超过60°，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流(60°～300°)。当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变，线框中不产生感应电流。]
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13．如图所示，固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0
开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导
出这种情况下B与t的关系式。
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133．电磁感应现象及应用
[学习任务]　1．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。
2．知道电磁感应现象和感应电流的概念。
3．能够运用感应电流的产生条件判断是否产生感应电流。
4．了解电磁感应现象的应用。
[问题初探]　问题1．感应电流产生的条件是什么？
问题2．什么是感应电流？
问题3．世界第一台发电机——法拉第盘的原理是什么？
[提示]　问题1．穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。
问题2．电磁感应现象中产生的电流。
问题3．电磁感应。
[自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
　划时代的发现
1．奥斯特发现的电流的磁效应，证实了电现象和磁现象是有联系的。
2．1831年，法拉第发现了“磁生电”现象，他认为“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
3．法拉第把这些“磁生电”现象定名为电磁感应，这些现象中产生的电流叫作感应电流。
电磁感应的探索历程
开端 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电和磁存在着必然的联系，拉开了研究电与磁联系的序幕
过程 奥斯特实验激发了人们对“磁生电”的探索热情，法国物理学家菲涅耳、安培和瑞士科学家科拉顿、美国科学家亨利先后设计实验探索“磁生电”，但都没有成功
结果 英国物理学家法拉第经过十年不懈的探索，在1831年第一次发现了“磁生电”现象，并从中领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第经过实验，总结了“磁生电”的条件，引领人类社会进入了电气化时代
【典例1】　(电磁感应现象的发现过程)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第
B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性
C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关
D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代
CD　[奥斯特发现了电流的磁效应，他的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性，发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故A、B错误；产生感应电流的原因都与变化或运动有关，电磁感应现象的发现，宣告了电磁学的诞生，开辟了人类的电气化时代，故C、D正确。]
　产生感应电流的条件　电磁感应现象的应用
1．产生感应电流的条件
(1)实验：探究感应电流产生的条件
探究一：如图甲实验中，导体棒在磁场中保持相对静止或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都没有电流，当导体ab做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生。
探究二：如图乙实验中，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中没有电流产生；当线圈A的电流变化时，线圈B所在回路中就有了电流。
(2)产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
2．电磁感应现象的应用
生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。
保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中。
问题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)，线框中是否产生感应电流？
提示：题图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。
问题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)，线框中是否产生感应电流？
提示：题图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。
问题3．条形磁铁左右运动时(图丙)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？
提示：发生偏转。闭合螺线管线圈中磁通量发生变化。
1．电磁感应
(1)电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
(2)产生感应电流的条件
①导体电路闭合；②闭合回路中磁通量变化。
(3)电磁感应现象的实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电流产生。
(4)能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。
2．常见的产生感应电流的三种情况
【典例2】　(对电磁感应现象的理解)下列选项属于电磁感应现象的是(　　)
A．通电导体周围产生磁场
B．磁场对通电导体发生作用
C．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象
D．电荷在磁场中定向移动形成电流
C　[电流能产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故A错误；通电导体在磁场中受到磁场力作用，不是电磁感应现象，故B错误；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象，故D错误。]
【典例3】　(探究感应电流产生的条件)如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验电路图。
(1)请在图中连线，把实验装置连接完整。
(2)开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在________(选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法：①________；②________；③________。
[解析]　(1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将灵敏电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示。
(2)由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流式接法，为保护电路应该使接入电路的电阻最大，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于a端。
(3)开关S闭合后还有多种方法能使线圈B中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、线圈A在线圈B中插入或拔出、断开开关等。
[答案]　(1)见解析图　(2)a　(3)①断开开关　②插入或拔出线圈A　③移动滑动变阻器的滑片
【典例4】　(感应电流条件的应用)(多选)下列图中能产生感应电流的是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
BD　[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，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合电路的磁通量减小，有感应电流。]
　判断电磁感应现象是否发生的一般流程
(1)确定研究的闭合回路。
(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ。
(3)磁通量变化与感应电流的产生：
【教用·备选例题】
【典例】　如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是(　　)
C　[闭合导体环在无限大匀强磁场中加速平动，磁通量没有变化，不能产生感应电流，故A错误；线圈与磁场方向平行，磁通量不发生改变，故不能产生感应电流，故B错误；闭合回路中金属杆做切割磁感线运动，能够产生感应电流，故C正确；导体细杆切割磁感线，但是没有闭合回路，故不能产生感应电流，故D错误。]
1． (多选)在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述中符合物理学史的是(　　)
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系
B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C．库仑最早通过扭秤实验精确测出了带电体之间的相互作用力
D．楞次经过长达十年的实验探索，发现了电磁感应现象
ABC　[奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，解释了磁化现象，故B正确；库仑最早通过扭秤实验精确测出了带电体之间的相互作用力，即库仑定律，故C正确；法拉第经过长达十年的实验探索，发现了电磁感应现象，故D错误。]
2．下列现象中，属于电磁感应现象的是(　　)
A．通电线圈在磁场中转动
B．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C．磁铁吸引小磁针
D．小磁针在通电导线附近发生偏转
B　[闭合线圈在磁场中由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应，B正确；A中通电线圈在磁场中转动是因为受磁场力作用，A错误；D是电流的磁效应，D错误；C中磁铁吸引小磁针是磁场的作用，C错误。]
3．如图所示为闭合电路的部分电路在磁场中的运动情况，能产生感应电流的是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
C　[磁场方向与导体棒运动方向所在平面平行，没有做切割磁感线运动，不产生感应电流，A、B、D错误；磁感线垂直纸面向外，导体斜向上运动，做切割磁感线运动，能产生感应电流，C正确。 ]
4．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。请根据实验现象填空：
(1)开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B，可以看到电流计指针________。
(2)线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针________。
(3)开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针________。(均选填“偏转”或“不偏转”)
[解析]　(1)开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。
(2)线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。
(3)开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，回路中电流变化，则穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，则电流计偏转。
[答案]　(1)偏转　(2)偏转　(3)偏转
回归本节知识，完成以下问题：
1．什么是电磁感应现象？
提示：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
2．如果平面跟磁场方向不垂直，该如何计算磁通量呢？
提示：可以作出该平面在垂直于磁场方向上的投影平面，设两平面之间的夹角为θ，则磁通量Φ＝BS cos θ。
3．产生感应电流的条件是什么？
提示：闭合回路的磁通量发生变化。
课时分层作业(十八)　电磁感应现象及应用
?题组一　划时代的发现
1．社会的进步离不开科学发现，每一步科学探索的过程倾注了科学家的才智和努力，以下关于科学家的贡献说法不正确的是(　　)
A．安培提出了分子电流假说，解释了磁现象
B．奥斯特首先发现了电流的磁效应
C．法拉第发现了电磁感应现象
D．库仑测出了电子的电荷量
D　[安培提出了分子电流假说，成功地解释了磁现象，A正确；奥斯特通过实验研究，首先发现了电流周围存在磁场，发现了电流的磁效应，B正确；法拉第首先发现了电磁感应现象，C正确；库仑发现了库仑定律，密立根最终测得了元电荷的电荷量，D错误。]
2．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．将绕在条形磁体上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化
B．在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示数的变化
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体后，再到相邻房间去观察电流表示数的变化
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，观察电流表示数的变化
D　[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，A、B选项都不会使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A、B错误；条形磁体插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，故C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，故D正确。]
?题组二　产生感应电流的条件　电磁感应现象的应用
3．下列说法正确的是(　　)
A．磁感应强度B增强，磁通量一定变大
B．线圈面积S增大，磁通量一定变大
C．只要穿过电路的磁通量不为零，电路中一定产生感应电流
D．穿过闭合电路的磁通量增加，电路中产生感应电流
D　[磁通量为磁感应强度B与垂直磁场方向的线圈面积S的乘积，磁通量发生变化可能是磁感应强度发生变化，也可能是线圈面积发生变化，还可能是磁场与线圈的夹角发生变化引起的，若磁感应强度和线圈面积同时变化，则磁通量不一定变化，故A、B均错误；电路中有无感应电流产生取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是回路中有无磁通量，故C错误，D正确。]
4．在物理学史上，奥斯特首先发现电流周围存在磁场。随后，物理学家提出“磁生电”的设想。很多科学家为证实这种设想进行了大量研究。下列实验中可以产生感应电流的是(　　)
A．甲图中，条形磁铁向闭合金属环运动
B．乙图中，条形磁铁静止在线圈上方过程
C．丙图中，开关闭合后发现金属棒运动
D．丁图中，导线缠绕在磁铁上与灵敏电流计连接
A　[条形磁铁向闭合金属环运动，通过金属环的磁通量会有变化，可以产生感应电流，故A正确；条形磁铁静止在线圈上方过程，线圈中的磁通量没有发生变化，不可以产生感应电流，故B错误；开关闭合后金属棒运动，因为金属棒通电后会受到安培力作用，在安培力的作用下发生运动，与感应电流无关，故C错误；导线缠绕在磁铁上与灵敏电流计连接过程中没有磁通量的变化，不会产生感应电流，故D错误。]
5．如图所示，矩形线框在足够大的匀强磁场中做的各种运动中，能够产生感应电流的是(　　)
A　　　　　　　　　　B
C　　　　　　　　　　D
B　[由题图可知，矩形线框中磁通量变化的只有B图，因此只有B图能产生感应电流，故选B。]
6．通电直导线垂直穿过闭合线圈L，如图所示，则(　　)
A．当电流I增大时，线圈L中有感应电流
B．当L左右平动时，L中有感应电流
C．当L上下平动时，L中有感应电流
D．以上各种情况都不会产生感应电流
D　[根据直线电流的磁场特点知，A、B、C各种情况下，穿过线圈的磁通量始终为零，选项D正确。]
7．如图所示，条形磁体正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁体平行。则线框由N极匀速平移到S极的过程中，线框中的感应电流的情况是(　　)
A．线框中始终无感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁体中部时无感应电流，过中部后又有感应电流
D．线框中开始无感应电流，当线框运动到磁体中部时有感应电流，过中部后又无感应电流
B　[根据条形磁体的磁场分布情况可知，线框在磁体左端时，磁感线从线框下表面穿入；当运动到磁体中央时，穿过线框的磁通量为零；当线框在磁体右端时，磁感线从线框的上表面穿入，所以线框从磁体上方匀速运动的过程中，穿过线框的磁通量始终发生变化，线框中始终有感应电流，选项B正确。]
8．电动汽车无线充电原理图如图所示。当汽车行驶到安装在地面的发射线圈装置上时，接收线圈即可“接收”到发射线圈的电流，从而对电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是(　　)
A．主要利用了电流的热效应
B．主要利用了电磁感应原理
C．需将发射线圈接直流电源
D．需将接收线圈正对发射线圈
B　[无线充电主要利用电磁感应原理，故A错误，B正确；需将发射线圈接交流电源，变化的电流才可能产生变化的磁场，从而产生感应电流，故C错误；接收线圈没有正对发射线圈时，也可引起通过接收线圈的磁通量变化，产生感应电流，故D错误。]
9．(多选)在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度大小分别为v1和v2，如图所示，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是(　　)
A．ab、cd均向右运动，且v1＝v2
B．ab、cd均向右运动，且v1＞v2
C．ab、cd均向左运动，且v1＞v2
D．ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2
BCD　[ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，穿过闭合回路的磁通量不变，故无感应电流产生，故A错误；B、D两项所述情况，穿过闭合回路的磁通量增加，C项所述情况，穿过闭合回路的磁通量减少，均有感应电流产生，故B、C、D正确。]
10．如图所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图。两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流(　　)
A．开关S接通或断开瞬间
B．开关S接通一段时间之后
C．开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时
D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
B　[根据法拉第对产生感应电流的概括，A、C、D符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象的条件；B项中开关S接通一段时间之后，线圈A中是恒定电流，而“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应，故不能使线圈B中产生感应电流。]
11．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是(　　)
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，但触头向左滑
C．开关S是闭合的，但触头向右滑
D．开关S始终闭合，不滑动触头
D　[如果导线cd中无电流产生，则说明通过ab中的电流没有发生变化，显然不是开关S闭合或断开的瞬间；若是开关S闭合，不管触头左移还是右移，ab中的电流都会发生变化，那么cd中都会有感应电流，故选D。]
12．如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是(　　)
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动(小于90°)
C．以ad边为轴转动(小于60°)
D．以bc边为轴转动(小于60°)
D　[将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流。当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流。当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量减少，所以在这个过程中，线框中会产生感应电流。如果转过的角度超过60°，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流(60°～300°)。当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变，线框中不产生感应电流。]
13．如图所示，固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式。
[解析]　要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量
Φ1＝B0S＝B0l 2
设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)
由Φ1＝Φ2，得B＝。
[答案]　B＝

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