资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2025-2026学年浙教版（新教材）八年级下册培优讲义
第三章 电磁及其应用
3.4电磁感应
思维导图
知识要点精讲
知识要点1
（一）电磁感应现象
1. 1831年英国物理学家法拉第在实验中发现磁生电；
2. 电磁感应原理：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象就被称为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
3. 产生感应电流需要满足两个条件：一是电路必须是闭合的，二是要有一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
4. 感应电流的方向由导体运动方向和磁场方向共同决定，导体运动方向和磁场方向两者改变其一，感应电流方向改变；若两者都改变，则感应电流方向不变。遵循右手定则：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，磁感线垂直穿入掌心，拇指指向导体运动方向，则四指所指方向即为感应电流方向。
5. 感应电流大小与导体切割磁感线的速度、与磁场强弱、线圈转速、线圈匝数及切割磁感线的有效面积成正比。
6. 感应电压：如果电路不闭合，即使导体做切割磁感线运动，也只会在导体两端产生感应电压，不会形成感应电流。
7. 电磁感应现象中，能量转化关系是机械能转化为电能，这一发现进一步揭示了电与磁之间的联系，为发电机的发明奠定了理论基础，开辟了电气化时代。
8. 摇动电线发电实验：取一根长约30 cm的软导线，两端接上小灯泡（或电流表），在强磁铁两极间快速来回摇动导线，可观察到灯泡闪烁（或电流表指针偏转）。把一根大约 10 m长的软电线的两端连接到一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个同学摇动电线，并不断变化站立方向，电流表指针怎样变化？当两个同学沿哪个方向站立，摇动电线时，产生的电流比较大？
实验现象：当电线沿垂直于磁感线方向摇动时，电流表指针偏转最明显；若沿平行于磁感线方向摇动，电流表指针几乎不偏转。
9. 电磁感应的应用：除发电机外，电磁感应还广泛应用于变压器、无线充电、金属探测器、MRI（磁共振成像）设备等。如下图所示，分别为电吉他拾音器、滑板车发光轮、手机无线充电线圈、电磁炉线圈等典型应用示意图。
10. 电磁炉：原理是电磁感应现象。利用高频交变电流通过线圈产生高频交变磁场，使锅底金属内自由电子定向移动形成高频涡旋电流，涡旋电流的热效应使导体快速升温，从而使铁锅加热食物。将电能转化为内能加热食物；其工作过程不依赖导体切割磁感线，而是基于电磁感应中的涡流效应，体现了电磁感应原理在生活中的创新应用。
11. 拓展思考：为什么电磁炉只能使用铁质或不锈钢等导磁金属锅具，而不能使用铝锅、铜锅或陶瓷锅？
答：因为电磁炉依靠交变磁场在锅底激发涡流发热，只有铁、镍、钴等铁磁性材料或部分不锈钢（含铁磁性成分）才能被高频交变磁场强烈磁化，从而在锅底产生足够强的涡流；铝、铜虽为良导体但磁导率低，无法被有效磁化，涡流微弱；陶瓷等绝缘材料则根本不导电，无法产生涡流，故不能用于电磁炉加热。
知识要点2
发电机
原理：利用电磁感应现象，将机械能转化为电能。
交流电定义：大小和方向均随时间作周期性变化的电流，其周期由线圈转速和磁场分布共同决定，我国的国家电网供应交流电，标准频率为50 Hz，即每秒完成50个完整周期，周期是0.02秒，电流方向每秒改变100次。
直流电定义：方向不随时间变化的电流，如干电池、蓄电池提供的电流。
交流发电机结构主要包括定子（磁体）和转子（线圈），当线圈在磁场中旋转时，切割磁感线产生周期性变化的感应电流，从而输出交流电。工作时，线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，因此输出电流为交变电流。
实际使用的大型交流发电机通常采用“旋转磁极式”结构，即定子为输出电流的线圈，转子为电磁铁，以减小转动时的机械损耗并提高稳定性；转子由外部动力（如水轮机、汽轮机）驱动旋转，产生旋转磁场。为了得到较强的磁场，用电磁铁来代替永磁体，通入直流电后可产生强而稳定的磁场，从而显著提升发电效率。
发电机和电动机在能量转化上互为逆过程：发电机将机械能转化为电能，电动机则将电能转化为机械能；二者结构相似，但核心部件（如线圈与磁体）的相对运动方式和能量流向相反；例如，电动机通电后线圈在磁场中受力转动，而发电机则是外力驱动线圈（或磁体）运动从而产生电流；二者在实际应用中也常可互逆：某些直流电机在外部机械驱动下即可作为发电机使用，这在工程实践中被称为“可逆电机”原理。
电与磁的发展史
公元前6世纪，中国和古希腊人发现天然磁石吸引铁屑的现象。
公元前3世纪，我国就有司南（指南针）的记载，北宋时期指南针开始用于航海，推动了世界航海技术的发展，我国是最早将指南针用于航海的国家；
1600年英国科学家吉尔伯特系统研究磁现象，指出地球本身是一个巨大磁体；
1820年丹麦奥斯特发现电流的磁效应（电生磁），首次揭示电与磁之间的联系；
1831年英国法拉第发现磁生电 ，成功实现了“磁生电”的突破，标志着电磁感应现象的正式发现，为发电机、变压器等电力设备的发明奠定了理论基础；
1866年西门子发明了自激式直流发电机，使人类获得了廉价电能；
1873年英国麦克斯韦建立电磁场统一理论，预言了电磁波的存在；
1887年德国赫兹通过实验证实了电磁波的存在，为电磁学的发展与应用开辟了广阔前景。无线电波、微波、可见光、X射线、红外线、紫外线、γ射线等都属于电磁波。
1895年意大利马可尼实现无线电通信，1901年马可尼成功实现跨大西洋无线电通信；
20世纪50年代磁存储、磁共振成像（MRI）、核磁共振等现代技术相继问世；20世纪末以来，电磁技术已深度融入现代生活：从智能电网、高速磁悬浮列车，到5G通信、无线充电、量子计算等前沿科技，无不彰显电磁理论与技术对人类文明演进的深远影响。
经典例题精讲
【典例1】如图为探究感应电流产生条件的实验装置，为了使现象更加明显，关于所选的导体AB材质及对导体AB的操作合适的是（　　）
A．铁棒，缓慢切割磁感线
B．铜棒，缓慢切割磁感线
C．铁棒，快速切割磁感线
D．铜棒，快速切割磁感线
【答案】D
【详解】磁体具有吸引铁钴镍的性质，为了避免导体因为受磁场的影响而对实验结果产生影响，因此所选的导体AB材质应为铜棒；感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关，因此为了使现象更加明显，应让导体AB快速切割磁感线。故选D。
【典例2】如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．甲、乙两图都是直流电动机模型
B．甲、乙两图都是直流发电机模型
C．甲图表示的是电动机模型，乙图表示的是发电机模型
D．甲图表示的是发电机模型，乙图表示的是电动机模型
【答案】C
【详解】如图甲，电池给线圈供电，当线圈中有电流时，通电线圈在磁场中会受力而转动，即利用通电导体在磁场中受力而运动的原理，即是直流电动机模型；乙图中没有电源，即当线圈在磁场中转动时，会产生电流，这就是电磁感应现象，是为发电机模型，故C正确，ABD错误。故选C。
【典例3】福建舰是我国第一架利用电磁弹射系统的航空母舰，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，舰载机位于两条通电轨道的中间，其工作原理如图所示。当飞机要起飞时，为轨道加上驱动电流使其沿轨道方向由静止开始加速，最终被弹射出去，与这一原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A　
【详解】电磁弹射飞出的原理是磁场对电流的作用，与电动机的原理相同； A．图中有电源，是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受到力的作用，故A符合题意； B．图中为奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故B不符合题意； C．图中为电磁铁，说明通电导体周围存在磁场，故C不符合题意； D．图中没有电源是发电机的原理图，是根据电磁感应现象制成，故D不符合题意。 故选A。
【典例4】电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车机械能转化为电能，简称机械能回收系统。下列实验中与机械能回收系统原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，利用的是电磁感应原理；A．图中描述的是安培定则的方法，判断通电螺线管的磁极与电流方向的关系，故A不符合题意；B．此图是扬声器结构原理图，其原理是通电线圈在磁场中受力而运动，将电能转化为机械能，故B不符合题意；C．此图中没有电源，导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针会发生偏转，将机械能转化为电能，属于电磁感应现象，故C符合题意；D．图中有电源，闭合开关后，位于磁场中的金属棒会受力而运动，探究的是磁场对电流的作用，故D不符合题意。故选C。
【典例5】13．如图所示，甲、乙、丙、丁是四幅实验图。下列说法正确的是（ ）
A．甲实验说明电流周围存在磁场 B．乙实验利用了电流的磁效应
C．丙实验说明了电磁感应的原理 D．丁图中，小磁针的N极指向地磁北极
【答案】B
【详解】A．甲实验的电路中没有电源，有磁体、电流计、导线、导体棒构成闭合回路，可以说明电磁感应原理，故A错误；B．乙实验的电路中闭合开关，电磁铁通电具备磁性，吸引衔铁，弹簧片敲打铃碗发出声音，利用了电流的磁效应，故B正确；C．丙实验的电路中有电源，闭合开关，通电导体在磁场中受力运动，故C错误；D．地磁南北极与地理南北极相反，且地磁南北极与地理南北极存在一定的夹角，极磁偏角；所以丁图中，小磁针的N极指向地磁南极（地理北极的附近），故D错误。故选B。
【典例6】新能源电动汽车已普及，当踩下踏板（油门）时，电车的电机转动，电车启动，电机转动的原理是 。现在的电车都有能量回收，当放开踏板（油门），能把车的部分机械能转化为电能，重新给蓄电池充电。某科学兴趣小组模拟设计了三种能量回收方案（部分图）。从理论上说，你认为可行是 。
A．导线安装在轮圈上
B．导线安装在辐条上
C．导线安装在后叉上
【答案】 通电线圈在磁场中受力转动 BC
【详解】[1]当踩下踏板（油门）时，电机通电，电机中的线圈在磁场中受力转动，电车的电机转动，电车启动。[2]A．导线安装在轮圈上，此时导线不做切割磁感线运动，因此不会产生感应电流，故A不符合题意；B．导线安装在辐条上，此时导线做切割磁感线运动会产生感应电流，故B符合题意；C．导线安装在后叉上，导线做切割磁感线运动会产生感应电流，故C符合题意。故选BC。
【典例7】如图所示是一款广受儿童喜欢的滑板车。该滑板车在滑行时，到达一定速度，轮子就能够发光，并且速度越快，发出的光越亮。
实验序号 导体棒切割磁感线速度 电表指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 3格
3 快速 5格
(1)请你结合轮子内部结构图分析滑行时轮子能够发光的原理： 。
(2)为什么速度越快，发出的光越亮？为探究原因小曙做了如图甲的实验，他让导体棒沿相同方向以不同的速度切割磁感线，分别记下每次实验中电表指针向同一方向偏转的格数如表，表中数据可以说明：在其它条件相同时， 。
(3)感应电流大小是否与磁场强弱有关呢？小曙将蹄形磁体换成如图乙所示的电磁铁，这样做的好处是 。
【答案】(1)轮子内部的线圈切割磁感线，产生感应电流，通过LED灯，使灯亮 (2)导体切割磁感线速度越快，感应电流越大 (3)便于改变磁场强弱
【详解】（1）根据电磁感应现象可知，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时会产生感应电流。滑板车轮子的内部装有线圈，当轮子转动时，轮子内部的线圈切割磁感线，产生感应电流，通过LED灯，使灯亮。
（2）根据实验数据可知，在其他条件相同时，导体棒切割磁感线的速度越快，电表指针偏转的格数越多。这说明切割磁感线的速度越快，产生的感应电流越大。而对于滑板车的轮子来说，滑行速度越快，轮子内部的金属触片切割磁感线的速度也就越快，根据电磁感应原理，产生的感应电流就越大，通过LED灯珠的电流越大，LED灯珠就会越亮。所以滑板车速度越快，发出的光越亮。
（3）将蹄形磁体换成电磁铁的好处是可以方便地改变磁场的强弱。因为电磁铁的磁场强弱可以通过改变电流的大小来调节，通过调节电路中的电流，就能够很容易地得到不同强弱的磁场，从而可以探究感应电流大小与磁场强弱之间的关系。
【典例8】小欢和小乐利用如图甲所示装置探究“导体在磁场中产生感应电流的条件”，相关步骤及结果如表所示。
序号 开关 AB 棒运动情况 灵敏电流计的指针偏转情况
① 断开 左右运动 不偏转
② 闭合 左右运动 偏转
③ 闭合 上下运动 不偏转
(1)装置中，AB棒可能是 （选填“铁棒”“铝棒”或“塑料棒”）。
(2)对比①和②可知，产生感应电流的条件之一是 。
(3)对比②和③，小欢认为产生感应电流的条件之一是电路中的部分导体必须左右运动；小乐则认为产生感应电流的条件之一是电路中的部分导体需做切割磁感线运动，并不一定要左右运动。为了验证小欢观点的错误，小乐通过 （填写实验操作），让AB棒上下运动也产生了感应电流。
(4)依据探究结论，在如图乙所示的“摇绳发电”活动中，小欢和小乐应沿 （选填“东西”或“南北”）方向站立并摇绳。
【答案】(1)铝棒 (2)电路为通路 (3)导体AB从左上到右下运动 (4)东西
【详解】（1）根据电磁感应发生的条件可知，AB棒必须是导体，为了保证在磁场中自由移动，且不能是磁性物质，故选铝棒。
（2）根据表格数据可知，①中开关断开为断路，此时没有产生感应电流；②中开关闭合为通路，此时产生感应电流，则二者对比产生感应电流的条件之一为：电路为通路。
（3）根据甲图可知，当导体AB从左上到右下运动时也会切割磁感线，产生感应电流，则为了验证小欢观点的错误，小乐通过导体AB从左上到右下运动，让AB棒上下运动也产生了感应电流。
（4）地磁场沿南北方向，当小欢和小乐沿东西方向站立并摇绳时，导线不断切割磁感线，会产生感应电流。
习题精练
题组A 夯实基础过关练
1．为提升自行车夜间骑行的安全性，小义利用导线、磁铁等元件，结合其后轮结构设计并安装了如图所示的发电装置为尾灯发光供电。在骑行过程中发现尾灯不亮，不可能的原因是（ ）
A．雨水渗入造成短路 B．导线与尾灯之间断路
C．磁体的磁性消失 D．辐射状导线无法切割磁感线
【答案】D
【详解】A．由于水是导体，雨水渗入后，可能与电源直接构成通路，导致电源短路，灯泡不发光，故A不符合题意；B．导线与尾灯之间断路，电路中无电流，因此灯泡不亮，故B不符合题意；C．磁体的磁性消失，此时不满足做闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动，因此不会产生感应电流，灯泡不发光，故C不符合题意；D．导线切割磁感线的关键在于导体在磁场中的运动方向与磁感线方向不平行。只要导体的运动方向与磁感线方向存在一定的角度（不平行），导体就会切割磁感线，因此辐射状导线也会切割磁感线产生感应电流，则小灯泡可能发光，故D符合题意。故选D。
2．电吉他中电拾音器的基本结构如图甲所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，电流越大声音越响。下列说法不正确的是（　　）
A．选用铜质弦，电吉他不能正常工作
B．增加线圈匝数可以增大声音的响度
C．弦上下振动过程中，线圈中的电流方向不变
D．取走磁体，线圈两端的感应电流也将消失
【答案】C
【详解】A．选用铜质弦，电吉他不能正常工作，正确，因为铜不能被电磁铁磁化，故A正确，不符合题意；B．增加线圈匝数可以增大磁性，从而增大声音的响度，故B正确，不符合题意；C．弦上下振动过程中，线圈中的电流方向改变，因为在磁场方向不变时，电流方向随着切割磁感线的方向而改变，故C错误，符合题意；D．取走磁体，线圈两端的感应电流也将消失，感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动产生的，故D正确，不符合题意。故选C。
3．为了防止考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行检查（如图）。当探测器靠近金属物体或电子产品时，会产生感应电流，引起探测器发出警报。下图中能反映出金属探测器工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】金属探测器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流，即金属探测器工作原理为电磁感应现象。A．图中导线中有电流通过，小磁针的方向发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；B．地球的周围存在磁场，故司南能够指南北是由于受到了地磁场的作用，故B不符合题意；C．图中导体中有电流通过，导体在磁场中会发生运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，故C不符合题意；D．图中导体在磁场中切割磁感线，电流计发生偏转，有感应电流产生，是电磁感应现象，故D符合题意。故选D。
4．如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．甲、乙两图都是直流电动机模型
B．甲、乙两图都是直流发电机模型
C．甲图表示的是电动机模型，乙图表示的是发电机模型
D．甲图表示的是发电机模型，乙图表示的是电动机模型
【答案】C
【详解】如图甲，电池给线圈供电，当线圈中有电流时，通电线圈在磁场中会受力而转动，即利用通电导体在磁场中受力而运动的原理，即是直流电动机模型；乙图中没有电源，即当线圈在磁场中转动时，会产生电流，这就是电磁感应现象，是为发电机模型，故C正确，ABD错误。故选C。
5．支付宝“碰一碰”收款设备能不断发出变化的磁场，当付款手机靠近时，手机内的NFC芯片产生感应电流被激活，完成信息交换。下列实验中能反映其工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】从题意可知，支付宝“碰一碰”收款设备能不断发出变化的磁场，当付款手机靠近时，手机内的NFC芯片产生感应电流被激活，是利用电磁感应原理工作的；A．该图是奥斯特实验，验证了电流的磁效应，故A不符合题意；B．该图是探究感应电流产生的条件，是电磁感应现象，故B符合题意；C．该图是探究通电导体在磁场中受力的作用，故C不符合题意；D．该图是探究通电螺线管的磁场，利用的是电流的磁效应，故D不符合题意。故选B。
6．电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。
(1)电吉他金属弦制作材料中可能用的是金属 （填“铁”或“铜”）；
(2)当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是 （选填“变化”或“不变”）的。
【答案】(1)铁 (2)变化
【详解】（1）由题意可知，金属弦在磁体的磁场中被磁化，要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有铁、钴或镍等易被磁化的物质，因此可能是用铁。
（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的磁感线，从而产生感应电流。由于金属弦的运动方向不断改变，则线圈中感应电流的方向是变化的。
7．某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 ——
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
(1)由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB、水平向左移动磁体，灵敏电流计的指针向 偏转。
(2)探究“感应电流产生的条件”实验：实验过程中发现电流表的指针偏转很小，下列方法中可以使指针偏转角度增大的是 。 （填序号）
①换用磁性更强的磁体 ②换用导线绕成线圈进行运动 ③换用更细的导线 ④使导体运动速度加快
(3)图乙中的“o”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____。
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
【答案】(1)左 (2)①②④ (3)A
【详解】（1）由实验次数3、4可推测，感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关，如果固定导体AB、水平向左移动磁体，相当于磁体不动，导体向右运动，灵敏电流计的指针向左偏转。
（2）实验过程中发现电流表的指针偏转很小，说明产生的感应电流较小，要使指针偏转角度增大，需使感应电流增大；①换用磁性更强的磁体，②换用导线绕成线圈进行运动，④使导体运动速度加快，都能使感应电流增大，故①②④符合题意；③换用更细的导线，导线的电阻更大，同样的条件下，感应电流会更小，故③不符合题意。故选①②④。
（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，Ⅰ位置导体的运动方向平行于磁感线的方向，此刻导体不切割磁感线，则灵敏电流计的指针不偏转；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个运动位置，导体都会切割磁感线，会产生感应电流，灵敏电流计的指针会偏转，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能，开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。
他们制定的产品评价表如下：
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能实现前进与倒退，且车速可调 能实现前进与倒退，但车速不可调节 只能前进或只能倒退，且车速不可调节
指标二 汽车刹车时能量可回收，且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收，但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收
小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1)，其内部简化电路如图2所示，其中电源C为可充电电池，在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3进行能量回收。请回答：
(1)当开关S接通触点2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，车速将 。
(2)通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是 。
(3)车辆制动期间，能量转化的形式为____(填序号)。
A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能
(4)对车辆进行测试时，指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”，为使指标二能达到“优秀”等级，应如何改进电路 。
【答案】(1)变大 (2)见解析 (3)A (4)见解析
【详解】（1）当开关S接通触点2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，电动机的转速加快，所以车速将变大。
（2）开关S从1切换至2（或2切换至1），流过电动机的电流方向发生改变，根据电动机的工作原理，线圈受力方向发生变化，转动方向发生变化，从而实现前进与倒退。
（3）在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3进行能量回收，所以车辆制动时，电动机相当于发电机，将机械能转化为电能。故选A。
（4）为使指标二能达到“优秀”等级，应在电源C的旁边串联一个开关，这样可以手动控制能量回收功能的开启和关闭。
9．手机无线充电的原理如图1所示：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电。手机和充电器在充电过程中都未移动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，某小组设计了图2实验进行研究，图中的线圈P与电源相连，线圈Q与灵敏电流计相连，P、Q线圈相互独立。
(1)图2实验中，线圈 可以模拟图1中的发射线圈；
(2)闭合开关后，发现灵敏电流计指针并没有发生偏转。某同学认为，是由于P线圈电流太小，产生的磁场太弱，导致Q线圈中的电流过小。为验证以上猜想，他将P线圈中的电流调至最大，他的操作是 。电流最大时，灵敏电流计指针仍不偏转，说明Q线圈中感应电流的大小和P线圈中的电流大小无关；
(3)继续实验，发现在某些情况下灵敏电流计指针会发生偏转且偏转方向不同，整理实验现象如下表。
序号 开关及滑动变阻器状态 指针偏转方向
① 开关由断开变为闭合 向左
② 开关由闭合变为断开 向右
③ 开关闭合后，滑片向左移动 向右
④ 开关闭合后，滑片向右移动 向左
⑤ 改变电源正负极，闭合开关后，滑片向左移动 向左
⑥ 改变电源正负极，闭合开关后，滑片向右移动 向右
①根据表格中 （填序号）两次实验的对比可得Q圈中感应电流方向与P线圈中的电流方向改变有关。
②进一步分析表格，你认为Q线圈中的电流方向还与 有关。
【答案】(1)P (2)向右移动滑片 (3)③⑤ P线圈中电流大小的改变
【详解】（1）充电时充电器内的发射线圈产生磁场，通电导体周围存在磁场，闭合开关，线圈P中有电流通过，会产生磁场，所以线圈P可以模拟图1中的发射线圈。
为了使P线圈的磁场增强，需要将P线圈的电流调大，由欧姆定律可知电路的总电阻减小，变阻器连入电路的电阻减小，将滑片向右移动。
①[1]要得到Q圈中感应电流方向与P线圈中的电流方向改变有关，其它条件不变，改变P线圈中的电流方向，选择③⑤两次实验。
②[2]由①②或③④或⑤⑥可知，电路中的电流大小发生改变，Q线圈中的电流方向发生改变，所以Q线圈中的电流方向还与P线圈中电流大小的改变有关。
题组B 拓展培优提分练
10．小金对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。（P线圈代表接收线圈，Q线圈代表发射线圈）
(1)闭合开关后灵敏电流计指针被没有发生偏转，于是小金将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想？ ；
(2)他将滑片向左移后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针均有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实分析，在该实验中若导体ab上下运动时（图丙），则闭合电路中不产生感应电流的原因是：导体ab上下运动时， ；
(3)小金发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。实验结束后，小科分析自己原先的猜想是不正确，理由就是：从表格中的 两次实验可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
实验次数 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
【答案】(1)见解析 (2)见解析 (3)3、6（或4、7）
【详解】（1）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转，可能是P线圈周围的磁场不够强，也就是Q线圈产生的磁场太弱，而电流周围磁场的强弱与电流大小有关，因而他将滑片向左移以增大通过Q线圈的电流，使Q线圈周围的磁场更强，则他基于的猜想是：Q线圈周围的磁场越强，P线圈中的感应电流越大。
（2）当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。根据上述事实，实验中导体ab上下运动时，该闭合电路内磁感线数量未发生改变，所以不产生感应电流。
（3）比较3、6或4、7可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
2025-2026学年浙教版（新教材）八年级下册培优讲义
第三章 电磁及其应用
3.4电磁感应
思维导图
知识要点精讲
知识要点1
（一）电磁感应现象
1. 1831年英国物理学家法拉第在实验中发现磁生电；
2. 电磁感应原理：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象就被称为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
3. 产生感应电流需要满足两个条件：一是电路必须是闭合的，二是要有一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
4. 感应电流的方向由导体运动方向和磁场方向共同决定，导体运动方向和磁场方向两者改变其一，感应电流方向改变；若两者都改变，则感应电流方向不变。遵循右手定则：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，磁感线垂直穿入掌心，拇指指向导体运动方向，则四指所指方向即为感应电流方向。
5. 感应电流大小与导体切割磁感线的速度、与磁场强弱、线圈转速、线圈匝数及切割磁感线的有效面积成正比。
6. 感应电压：如果电路不闭合，即使导体做切割磁感线运动，也只会在导体两端产生感应电压，不会形成感应电流。
7. 电磁感应现象中，能量转化关系是机械能转化为电能，这一发现进一步揭示了电与磁之间的联系，为发电机的发明奠定了理论基础，开辟了电气化时代。
8. 摇动电线发电实验：取一根长约30 cm的软导线，两端接上小灯泡（或电流表），在强磁铁两极间快速来回摇动导线，可观察到灯泡闪烁（或电流表指针偏转）。把一根大约 10 m长的软电线的两端连接到一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个同学摇动电线，并不断变化站立方向，电流表指针怎样变化？当两个同学沿哪个方向站立，摇动电线时，产生的电流比较大？
实验现象：当电线沿垂直于磁感线方向摇动时，电流表指针偏转最明显；若沿平行于磁感线方向摇动，电流表指针几乎不偏转。
9. 电磁感应的应用：除发电机外，电磁感应还广泛应用于变压器、无线充电、金属探测器、MRI（磁共振成像）设备等。如下图所示，分别为电吉他拾音器、滑板车发光轮、手机无线充电线圈、电磁炉线圈等典型应用示意图。
10. 电磁炉：原理是电磁感应现象。利用高频交变电流通过线圈产生高频交变磁场，使锅底金属内自由电子定向移动形成高频涡旋电流，涡旋电流的热效应使导体快速升温，从而使铁锅加热食物。将电能转化为内能加热食物；其工作过程不依赖导体切割磁感线，而是基于电磁感应中的涡流效应，体现了电磁感应原理在生活中的创新应用。
11. 拓展思考：为什么电磁炉只能使用铁质或不锈钢等导磁金属锅具，而不能使用铝锅、铜锅或陶瓷锅？
答：因为电磁炉依靠交变磁场在锅底激发涡流发热，只有铁、镍、钴等铁磁性材料或部分不锈钢（含铁磁性成分）才能被高频交变磁场强烈磁化，从而在锅底产生足够强的涡流；铝、铜虽为良导体但磁导率低，无法被有效磁化，涡流微弱；陶瓷等绝缘材料则根本不导电，无法产生涡流，故不能用于电磁炉加热。
知识要点2
发电机
原理：利用电磁感应现象，将机械能转化为电能。
交流电定义：大小和方向均随时间作周期性变化的电流，其周期由线圈转速和磁场分布共同决定，我国的国家电网供应交流电，标准频率为50 Hz，即每秒完成50个完整周期，周期是0.02秒，电流方向每秒改变100次。
直流电定义：方向不随时间变化的电流，如干电池、蓄电池提供的电流。
交流发电机结构主要包括定子（磁体）和转子（线圈），当线圈在磁场中旋转时，切割磁感线产生周期性变化的感应电流，从而输出交流电。工作时，线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，因此输出电流为交变电流。
实际使用的大型交流发电机通常采用“旋转磁极式”结构，即定子为输出电流的线圈，转子为电磁铁，以减小转动时的机械损耗并提高稳定性；转子由外部动力（如水轮机、汽轮机）驱动旋转，产生旋转磁场。为了得到较强的磁场，用电磁铁来代替永磁体，通入直流电后可产生强而稳定的磁场，从而显著提升发电效率。
发电机和电动机在能量转化上互为逆过程：发电机将机械能转化为电能，电动机则将电能转化为机械能；二者结构相似，但核心部件（如线圈与磁体）的相对运动方式和能量流向相反；例如，电动机通电后线圈在磁场中受力转动，而发电机则是外力驱动线圈（或磁体）运动从而产生电流；二者在实际应用中也常可互逆：某些直流电机在外部机械驱动下即可作为发电机使用，这在工程实践中被称为“可逆电机”原理。
电与磁的发展史
公元前6世纪，中国和古希腊人发现天然磁石吸引铁屑的现象。
公元前3世纪，我国就有司南（指南针）的记载，北宋时期指南针开始用于航海，推动了世界航海技术的发展，我国是最早将指南针用于航海的国家；
1600年英国科学家吉尔伯特系统研究磁现象，指出地球本身是一个巨大磁体；
1820年丹麦奥斯特发现电流的磁效应（电生磁），首次揭示电与磁之间的联系；
1831年英国法拉第发现磁生电 ，成功实现了“磁生电”的突破，标志着电磁感应现象的正式发现，为发电机、变压器等电力设备的发明奠定了理论基础；
1866年西门子发明了自激式直流发电机，使人类获得了廉价电能；
1873年英国麦克斯韦建立电磁场统一理论，预言了电磁波的存在；
1887年德国赫兹通过实验证实了电磁波的存在，为电磁学的发展与应用开辟了广阔前景。无线电波、微波、可见光、X射线、红外线、紫外线、γ射线等都属于电磁波。
1895年意大利马可尼实现无线电通信，1901年马可尼成功实现跨大西洋无线电通信；
20世纪50年代磁存储、磁共振成像（MRI）、核磁共振等现代技术相继问世；20世纪末以来，电磁技术已深度融入现代生活：从智能电网、高速磁悬浮列车，到5G通信、无线充电、量子计算等前沿科技，无不彰显电磁理论与技术对人类文明演进的深远影响。
经典例题精讲
【典例1】如图为探究感应电流产生条件的实验装置，为了使现象更加明显，关于所选的导体AB材质及对导体AB的操作合适的是（　　）
A．铁棒，缓慢切割磁感线
B．铜棒，缓慢切割磁感线
C．铁棒，快速切割磁感线
D．铜棒，快速切割磁感线
【典例2】如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．甲、乙两图都是直流电动机模型
B．甲、乙两图都是直流发电机模型
C．甲图表示的是电动机模型，乙图表示的是发电机模型
D．甲图表示的是发电机模型，乙图表示的是电动机模型
【典例3】福建舰是我国第一架利用电磁弹射系统的航空母舰，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，舰载机位于两条通电轨道的中间，其工作原理如图所示。当飞机要起飞时，为轨道加上驱动电流使其沿轨道方向由静止开始加速，最终被弹射出去，与这一原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【典例4】电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车机械能转化为电能，简称机械能回收系统。下列实验中与机械能回收系统原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【典例5】13．如图所示，甲、乙、丙、丁是四幅实验图。下列说法正确的是（ ）
A．甲实验说明电流周围存在磁场 B．乙实验利用了电流的磁效应
C．丙实验说明了电磁感应的原理 D．丁图中，小磁针的N极指向地磁北极
【典例6】新能源电动汽车已普及，当踩下踏板（油门）时，电车的电机转动，电车启动，电机转动的原理是 。现在的电车都有能量回收，当放开踏板（油门），能把车的部分机械能转化为电能，重新给蓄电池充电。某科学兴趣小组模拟设计了三种能量回收方案（部分图）。从理论上说，你认为可行是 。
A．导线安装在轮圈上
B．导线安装在辐条上
C．导线安装在后叉上
【典例7】如图所示是一款广受儿童喜欢的滑板车。该滑板车在滑行时，到达一定速度，轮子就能够发光，并且速度越快，发出的光越亮。
实验序号 导体棒切割磁感线速度 电表指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 3格
3 快速 5格
(1)请你结合轮子内部结构图分析滑行时轮子能够发光的原理： 。
(2)为什么速度越快，发出的光越亮？为探究原因小曙做了如图甲的实验，他让导体棒沿相同方向以不同的速度切割磁感线，分别记下每次实验中电表指针向同一方向偏转的格数如表，表中数据可以说明：在其它条件相同时， 。
(3)感应电流大小是否与磁场强弱有关呢？小曙将蹄形磁体换成如图乙所示的电磁铁，这样做的好处是 。
【典例8】小欢和小乐利用如图甲所示装置探究“导体在磁场中产生感应电流的条件”，相关步骤及结果如表所示。
序号 开关 AB 棒运动情况 灵敏电流计的指针偏转情况
① 断开 左右运动 不偏转
② 闭合 左右运动 偏转
③ 闭合 上下运动 不偏转
(1)装置中，AB棒可能是 （选填“铁棒”“铝棒”或“塑料棒”）。
(2)对比①和②可知，产生感应电流的条件之一是 。
(3)对比②和③，小欢认为产生感应电流的条件之一是电路中的部分导体必须左右运动；小乐则认为产生感应电流的条件之一是电路中的部分导体需做切割磁感线运动，并不一定要左右运动。为了验证小欢观点的错误，小乐通过 （填写实验操作），让AB棒上下运动也产生了感应电流。
(4)依据探究结论，在如图乙所示的“摇绳发电”活动中，小欢和小乐应沿 （选填“东西”或“南北”）方向站立并摇绳。
习题精练
题组A 夯实基础过关练
1．为提升自行车夜间骑行的安全性，小义利用导线、磁铁等元件，结合其后轮结构设计并安装了如图所示的发电装置为尾灯发光供电。在骑行过程中发现尾灯不亮，不可能的原因是（ ）
A．雨水渗入造成短路 B．导线与尾灯之间断路
C．磁体的磁性消失 D．辐射状导线无法切割磁感线
2．电吉他中电拾音器的基本结构如图甲所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，电流越大声音越响。下列说法不正确的是（　　）
A．选用铜质弦，电吉他不能正常工作
B．增加线圈匝数可以增大声音的响度
C．弦上下振动过程中，线圈中的电流方向不变
D．取走磁体，线圈两端的感应电流也将消失
3．为了防止考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行检查（如图）。当探测器靠近金属物体或电子产品时，会产生感应电流，引起探测器发出警报。下图中能反映出金属探测器工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．甲、乙两图都是直流电动机模型
B．甲、乙两图都是直流发电机模型
C．甲图表示的是电动机模型，乙图表示的是发电机模型
D．甲图表示的是发电机模型，乙图表示的是电动机模型
5．支付宝“碰一碰”收款设备能不断发出变化的磁场，当付款手机靠近时，手机内的NFC芯片产生感应电流被激活，完成信息交换。下列实验中能反映其工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
6．电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。
(1)电吉他金属弦制作材料中可能用的是金属 （填“铁”或“铜”）；
(2)当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是 （选填“变化”或“不变”）的。
7．某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 ——
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
(1)由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB、水平向左移动磁体，灵敏电流计的指针向 偏转。
(2)探究“感应电流产生的条件”实验：实验过程中发现电流表的指针偏转很小，下列方法中可以使指针偏转角度增大的是 。 （填序号）
①换用磁性更强的磁体 ②换用导线绕成线圈进行运动 ③换用更细的导线 ④使导体运动速度加快
(3)图乙中的“o”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____。
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
8．新能源汽车因高效环保而成为热点。某科学兴趣小组为探究其原理与性能，开展了“自制电动小汽车”的项目化学习。
他们制定的产品评价表如下：
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能实现前进与倒退，且车速可调 能实现前进与倒退，但车速不可调节 只能前进或只能倒退，且车速不可调节
指标二 汽车刹车时能量可回收，且能手动关闭此功能 汽车刹车时能量可回收，但不能手动关闭此功能 汽车刹车时能量不可回收
小组同学利用3D打印机制作了一个汽车模型(如图1)，其内部简化电路如图2所示，其中电源C为可充电电池，在车辆制动时，开关S会自动切换至触点3进行能量回收。请回答：
(1)当开关S接通触点2，调节滑动变阻器滑片向上移动时，车速将 。
(2)通过切换开关S能实现前进与倒退功能的原因是 。
(3)车辆制动期间，能量转化的形式为____(填序号)。
A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能
(4)对车辆进行测试时，指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”，为使指标二能达到“优秀”等级，应如何改进电路 。
9．手机无线充电的原理如图1所示：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电。手机和充电器在充电过程中都未移动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，某小组设计了图2实验进行研究，图中的线圈P与电源相连，线圈Q与灵敏电流计相连，P、Q线圈相互独立。
(1)图2实验中，线圈 可以模拟图1中的发射线圈；
(2)闭合开关后，发现灵敏电流计指针并没有发生偏转。某同学认为，是由于P线圈电流太小，产生的磁场太弱，导致Q线圈中的电流过小。为验证以上猜想，他将P线圈中的电流调至最大，他的操作是 。电流最大时，灵敏电流计指针仍不偏转，说明Q线圈中感应电流的大小和P线圈中的电流大小无关；
(3)继续实验，发现在某些情况下灵敏电流计指针会发生偏转且偏转方向不同，整理实验现象如下表。
序号 开关及滑动变阻器状态 指针偏转方向
① 开关由断开变为闭合 向左
② 开关由闭合变为断开 向右
③ 开关闭合后，滑片向左移动 向右
④ 开关闭合后，滑片向右移动 向左
⑤ 改变电源正负极，闭合开关后，滑片向左移动 向左
⑥ 改变电源正负极，闭合开关后，滑片向右移动 向右
①根据表格中 （填序号）两次实验的对比可得Q圈中感应电流方向与P线圈中的电流方向改变有关。
②进一步分析表格，你认为Q线圈中的电流方向还与 有关。
题组B 拓展培优提分练
10．小金对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。（P线圈代表接收线圈，Q线圈代表发射线圈）
(1)闭合开关后灵敏电流计指针被没有发生偏转，于是小金将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想？ ；
(2)他将滑片向左移后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针均有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实分析，在该实验中若导体ab上下运动时（图丙），则闭合电路中不产生感应电流的原因是：导体ab上下运动时， ；
(3)小金发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。实验结束后，小科分析自己原先的猜想是不正确，理由就是：从表格中的 两次实验可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
实验次数 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑