物理必修 第三册3 电磁感应现象及应用导学案

3．电磁感应现象及应用

目标体系构建

明确目标·梳理脉络　

【学习目标】

1．了解电磁感应现象的发现历程。

2．理解感应电流的产生条件，会判断回路中是否有感应电流。

3．了解电磁感应现象的应用。

【思维脉络】

课前预习反馈

教材梳理·落实新知　

知识点 1  划时代的发现

1．“电生磁”的发现

1820年 ，丹麦物理学家__奥斯特__发现了电流的磁效应。

2．法拉第的探索：法拉第提出了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达10年的探索，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。

3．电磁感应：“__磁生电__”的现象。

4．感应电流：__电磁感应__现象中产生的电流。

知识点 2   产生感应电流的条件

1．实验装置

2．探究记录

3.探究结果

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。

知识点 3   电磁感应现象的应用

1．__发电机__是根据电磁感应原理制造的，它开辟了人类社会的电气化时代。

2．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。

预习自测　　

『判一判』

(1)只有很强的磁场才能产生感应电流。(×)

(2)法拉第发现电磁感应现象是只有在变化、运动的过程中才出现的现象。(√)

(3)奥斯特首先发现了电磁感应现象。(×)

(4)有电流就可以产生磁场。(√)

(5)有磁场就可以产生电流。(×)

(6)穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就一定产生感应电流。(√)

『选一选』

(2019·郑州一中高二检测)(多选)如图所示情形线圈或线框中有感应电流产生的是(两磁极附近区域视为匀场强)(　AD　)

解析：A、D图中所示情形闭合回路的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流；B、C图中穿过线框的磁通量没有变化， 不能产生感应电流。故选AD。

『想一想』

在学校的操场上，把一条大约10 m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路，两个同学迅速摇动这条电线(如图所示)，可以发电吗？简述你的理由。

你认为这两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？试一试。

解析：我们知道，闭合电路的部分导体切割磁感线时，闭合电路中有感应电流产生，摇绳发电的实质是，闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，故绳运动方向与地磁场平行时无感应电流，而运动方向与地磁场垂直时，产生的感应电流最大，地磁场是南北方向的，故摇绳的两位同学沿东西方向站立时，发电的可能性最大。

课内互动探究

细研深究·破疑解难　

探究 　

感应电流的产生条件

┃┃情境导入__■

1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连。为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，用长导线把“电流表”和螺线管连接起来。当他把磁铁投入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察(如图)。他在两个房间跑来跑去，没有观察到电流表指针摆动。电路中有没有产生感应电流呢？

提示：科拉顿把磁铁投入螺线管的瞬间，回路中产生感应电流，磁铁静止后感应电流消失，所以当他跑到另一房间时，电流表指针早已停止了摆动。故科拉顿观察不到电流计指针的偏转。

┃┃要点提炼__■

1．常见的产生感应电流的三种情况：

2．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：

┃┃典例剖析__■

典例如图所示， A中线圈有一小缺口，条形磁铁匀速穿过线圈；B中匀强磁场区域足够大，v1>v2；C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方；D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是(　B　)

思路引导：判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。对于C图中就必须要弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需要将立体图转换为平面图，如转化为俯视图、侧视图等。

解析：图 A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流。故本题只有选项B正确。

┃┃对点训练__■

(2019·湖南济阳第一中学、醴陵第一中学高二上学期期末)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，直长导线正下方平行于导线放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是(　C　)

A．只要A线圈中电流足够强，小磁针就会发生偏转

B．A线圈闭合开关电流稳定后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针偏转

C．线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转

D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转

解析：小磁针会不会偏转取决于B线圈中有没有电流，而B中有没有电流取决于B线圈中的磁通量是否发生变化，当A线圈中电流足够强，但不变化时，B中无感应电流，磁针不会发生偏转，A错；当A线圈闭合开关电流稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，所以小磁针也不会发生偏转，故B错；当线圈A和电池接通或断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以B中有感应电流，则小磁针会偏转，故C对D错。

核心素养提升

以题说法·启智培优　

导体切割磁感线产生感应电流应注意的几个问题

1．导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。

2．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：

(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没“割断”，就不能说切割。如下图所示，(a)、(b)两图中，导体是真“切割”，而(c)图中，导体没有切割磁感线。

(2)即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流。如图所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流。

(3)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能保证一定存在感应电流。

如图丁所示，线框abcd的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是部分切割，但穿过闭合回路的磁通量没有变化，所以在线框中没有感应电流。

案例 如图所示，一有界匀强磁场的宽度为d0，一个边长为l的正方形导线框abcd以速度v匀速通过磁场区域。若d0＞l，线框平面与磁场方向垂直且有两条边与磁场边界平行，则线框穿过磁场的过程中，线框中不产生感应电流的时间应等于(　C　)

A.　　　　　　　　　　　　　　　　　 　B.

C.　　  　D.

解析：线框在进入磁场时，cd边切割磁感线，导线框中磁通量增大，产生感应电流；当线框全部进入磁场内时，导线框中的磁通量不变，无感应电流；当线框出磁场时，ab边切割磁感线，导线框中磁通量减少，产生感应电流。故线框中无感应电流的时间为t＝，故选项C正确。