1 第1节 磁生电的探索
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
二、磁生电的实验探索 1．实验观察 (1)没有电池也能产生电流：闭合电路中的部分导体做切割磁 感线运动时，回路中电流表的指针__发__生__了__偏__转___． (2)磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插 入或拔出螺线管的瞬间，电流表的指针___发__生__了__偏__转____．条 形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针 ____不__发__生__偏__转_____．如图所示．
第4章 揭开电磁关系的奥秘
第1节 磁生电的探索
第4章 揭开电磁关系的奥秘
1.了解电磁感应现象发现的历史过程，体会对称思想 和科学猜想在物理学发展中的重要作用． 2．通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件．(重点＋ 难点) 3.了解法拉第及其对电磁学的贡献．
第4章 揭开电磁关系的奥秘
一、历史的回顾 1820 年，丹麦物理学家___奥__斯__特__发现了电流的磁效应，它 揭示了电现象和磁现象之间存在某种联系． 奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁 生 电 ” 的 方 法 ， 比 较 著 名 的 物 理 学 家 有 ： ___安__培____ 、 __科__拉__顿___等，都没有成功或半途而废． 英国物理学家法拉第坚信自然界的各种现象之间存在 _相__互__联__系__，一直坚持探索电磁感应现象，前后历时数十年的 探索，终于悟出了磁生电的基本原理，“一切都存在于变化之 中”．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
磁通量变化的理解 1．磁通量的变化类型 根据磁通量的定义式 Φ＝BS，引起磁通量变化的类型有： (1)由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化． (2)磁场不变，由于处在磁场中的闭合回路的面积 S 发生变化 而引起磁通量的变化． (3)磁场、处在磁场中的闭合回路面积都发生变化时，也可引 起穿过闭合电路的磁通量的变化．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
感应电流条件的探究 1．产生感应电流的常见方法 (1)闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动 如图甲所示，导体 AB 做切割磁感线运动时，回路中有电流 产生，而导体 AB 顺着磁感线运动时，回路中无电流产生．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
(2)磁铁在线圈中运动 如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产 生，但磁铁在线圈中静止不动时，回路中 无电流产生． (3)改变螺线管 AB 中的电流 如图丙所示，将小螺线管 AB 插入大螺线 管 CD 中不动，当开关 S 接通或断开时， 电流表中有电流通过；若开关 S 一直接 通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．
[思路点拨] 分析是否产生感应电流，关键就是分析穿过闭合 线框的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，就要搞 清楚磁感线的分布，亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线 方向的变化．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
[解析] 对①选项，因 I 增大而引起导线周围的磁场增强，使 穿过线框的磁通量增大，故①正确． 对②选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏，因此 线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故②正确． 对③选项，由下图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量 不变，故③错．
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2．产生感应电流的条件 产生感应电流的条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭 合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化，主要体现在“变 化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件， 如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多大，都不 会产生感应电流．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
如图所示，竖直放置的长直导线通
过恒定电流，有一矩形框与导线在同一平
面内，在下列情况中线圈产生感应电流的
是( )
①导线中电流变大 ②线框向右平动
③线框向下平动 ④线框以 ab 边为轴转动
⑤线框以直导线为轴转动
A．①②③
B.②③④⑤
C．①②④
D.①②③④⑤
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2．产生感应电流的条件 只要穿过闭合回路的__磁__通__量___发生变化，闭合回路中就有感 应电流产生．在回路中产生_感__应__电__流__现象表明发生了电磁感 应现象． 三、发现磁生电的意义 电磁感应现象的发现，实际上是发现了事物间的相互联系， 展现了___电______和磁间的密切联系及其对称与术的 发展，引领人们走进了___电__气____时代．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
(3)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝 数的影响，同理，磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1 也不受线圈 匝数的影响．所以，直接用公式求 Φ、ΔΦ 时，不必考虑线 圈的匝数 n. (4)计算磁通量的变化：在求解磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1 时，若 B 变化，S 不变时，可用 ΔΦ＝ΔB·S；若 B 不变，S 变化时，可用 ΔΦ＝B·ΔS；但若 B 和 S 同时发生变化，就要 找准初末态，用 ΔΦ＝Φ2－Φ1 来计算．
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[解析] 四种情况下，穿过闭合回路的磁通量均发生变化， 故都有感应电流产生．但甲中电路的面积减小，磁通量减小； 乙中的 ab 向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大，磁通量 增大；丙中磁铁向上运动时通过线圈的磁场变弱，磁通量减 小；丁中直线电流近处的磁场强，远处的磁场弱．所以线圈 远离通电直导线时，磁通量也减小．所以 B 正确． [答案] B
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2．磁通量的计算 (1)磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都 有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁 感线从反面穿入时磁通量为负值． 若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为 Φ1，反向磁感线条数为 Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感 线的净条数(磁通量的代数和)，即 Φ＝Φ1－Φ2. (2)Φ＝BS 中的 S 应是闭合电路中包含磁场的那部分有效面 积．无磁场时，无论面积多大，都没有磁通量．
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如图所示的各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有 ()
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A．图甲所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成的回 路撑开，后放手到恢复原状的过程中 B．图乙所示，裸铜线 ab 在裸金属导轨上向右匀速运动过程 中 C．图丙所示，条形磁铁从线圈中抽出的过程中 D．图丁所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线 的过程中 [思路点拨] 根据磁通量的定义结合不同的过程分析，注意条 形磁铁、通电导线周围磁场的分布．
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2.条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置， 条形磁铁中心线穿过环中心，如图所示．若圆环为弹性环， 其形状由Ⅰ扩大为Ⅱ，那么圆环内磁通量变化情况是( )
A．磁通量增大 C．磁通量不变
B.磁通量减小
D.条件不足，无法确定
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解析：选 B.由于圆环在形状Ⅱ时面积大于形状Ⅰ的面积，因 此形状Ⅱ中由磁铁 N 极回到 S 极时向下穿过圆环的磁感线条 数大于Ⅰ.而在Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁铁内部由 S 极到 N 极 向上穿过圆环的磁感线条数相同(分布在磁体外部空间的磁 感线在磁体内全部从 S 极返回到 N 极)，因此不论圆环处于形 状Ⅰ或Ⅱ，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆 环的磁感线条数．由于形状Ⅱ中向下的磁感线增加，因此形 状Ⅱ中总的磁通量较小，故本题正确答案应选 B.
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对④选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在图甲所示的 位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过 90°时，通过 线框的磁通量为零，因此可以判定线框以 ab 为轴转动时磁通 量一定变化，故④正确．
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对⑤选项，先画出俯视图如图乙所示，由图可看出线框绕直 导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变， 因此无感应电流，故⑤错． 综上所述可知选项 C 正确． [答案] C
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1．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列 情况中，电流表指针不发生偏转的是( )
A．线圈不动，磁铁插入线圈 B．线圈不动，磁铁从线圈中拔出 C．磁铁不动，线圈上、下移动 D．磁铁插在线圈内不动
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解析：选 D.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发 生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的 磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏 转．在选项 A、B、C 三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动， 穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在 线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不 产生感应电流．
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二、磁生电的实验探索 1．实验观察 (1)没有电池也能产生电流：闭合电路中的部分导体做切割磁 感线运动时，回路中电流表的指针__发__生__了__偏__转___． (2)磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插 入或拔出螺线管的瞬间，电流表的指针___发__生__了__偏__转____．条 形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针 ____不__发__生__偏__转_____．如图所示．
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第1节 磁生电的探索
第4章 揭开电磁关系的奥秘
1.了解电磁感应现象发现的历史过程，体会对称思想 和科学猜想在物理学发展中的重要作用． 2．通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件．(重点＋ 难点) 3.了解法拉第及其对电磁学的贡献．
第4章 揭开电磁关系的奥秘
一、历史的回顾 1820 年，丹麦物理学家___奥__斯__特__发现了电流的磁效应，它 揭示了电现象和磁现象之间存在某种联系． 奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁 生 电 ” 的 方 法 ， 比 较 著 名 的 物 理 学 家 有 ： ___安__培____ 、 __科__拉__顿___等，都没有成功或半途而废． 英国物理学家法拉第坚信自然界的各种现象之间存在 _相__互__联__系__，一直坚持探索电磁感应现象，前后历时数十年的 探索，终于悟出了磁生电的基本原理，“一切都存在于变化之 中”．
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磁通量变化的理解 1．磁通量的变化类型 根据磁通量的定义式 Φ＝BS，引起磁通量变化的类型有： (1)由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化． (2)磁场不变，由于处在磁场中的闭合回路的面积 S 发生变化 而引起磁通量的变化． (3)磁场、处在磁场中的闭合回路面积都发生变化时，也可引 起穿过闭合电路的磁通量的变化．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
感应电流条件的探究 1．产生感应电流的常见方法 (1)闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动 如图甲所示，导体 AB 做切割磁感线运动时，回路中有电流 产生，而导体 AB 顺着磁感线运动时，回路中无电流产生．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
(2)磁铁在线圈中运动 如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产 生，但磁铁在线圈中静止不动时，回路中 无电流产生． (3)改变螺线管 AB 中的电流 如图丙所示，将小螺线管 AB 插入大螺线 管 CD 中不动，当开关 S 接通或断开时， 电流表中有电流通过；若开关 S 一直接 通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．
[思路点拨] 分析是否产生感应电流，关键就是分析穿过闭合 线框的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，就要搞 清楚磁感线的分布，亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线 方向的变化．
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[解析] 对①选项，因 I 增大而引起导线周围的磁场增强，使 穿过线框的磁通量增大，故①正确． 对②选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏，因此 线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故②正确． 对③选项，由下图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量 不变，故③错．
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2．产生感应电流的条件 产生感应电流的条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭 合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化，主要体现在“变 化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件， 如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多大，都不 会产生感应电流．
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如图所示，竖直放置的长直导线通
过恒定电流，有一矩形框与导线在同一平
面内，在下列情况中线圈产生感应电流的
是( )
①导线中电流变大 ②线框向右平动
③线框向下平动 ④线框以 ab 边为轴转动
⑤线框以直导线为轴转动
A．①②③
B.②③④⑤
C．①②④
D.①②③④⑤
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2．产生感应电流的条件 只要穿过闭合回路的__磁__通__量___发生变化，闭合回路中就有感 应电流产生．在回路中产生_感__应__电__流__现象表明发生了电磁感 应现象． 三、发现磁生电的意义 电磁感应现象的发现，实际上是发现了事物间的相互联系， 展现了___电______和磁间的密切联系及其对称与术的 发展，引领人们走进了___电__气____时代．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
(3)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝 数的影响，同理，磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1 也不受线圈 匝数的影响．所以，直接用公式求 Φ、ΔΦ 时，不必考虑线 圈的匝数 n. (4)计算磁通量的变化：在求解磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1 时，若 B 变化，S 不变时，可用 ΔΦ＝ΔB·S；若 B 不变，S 变化时，可用 ΔΦ＝B·ΔS；但若 B 和 S 同时发生变化，就要 找准初末态，用 ΔΦ＝Φ2－Φ1 来计算．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
[解析] 四种情况下，穿过闭合回路的磁通量均发生变化， 故都有感应电流产生．但甲中电路的面积减小，磁通量减小； 乙中的 ab 向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大，磁通量 增大；丙中磁铁向上运动时通过线圈的磁场变弱，磁通量减 小；丁中直线电流近处的磁场强，远处的磁场弱．所以线圈 远离通电直导线时，磁通量也减小．所以 B 正确． [答案] B
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
2．磁通量的计算 (1)磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都 有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁 感线从反面穿入时磁通量为负值． 若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为 Φ1，反向磁感线条数为 Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感 线的净条数(磁通量的代数和)，即 Φ＝Φ1－Φ2. (2)Φ＝BS 中的 S 应是闭合电路中包含磁场的那部分有效面 积．无磁场时，无论面积多大，都没有磁通量．
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如图所示的各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有 ()
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
A．图甲所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成的回 路撑开，后放手到恢复原状的过程中 B．图乙所示，裸铜线 ab 在裸金属导轨上向右匀速运动过程 中 C．图丙所示，条形磁铁从线圈中抽出的过程中 D．图丁所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线 的过程中 [思路点拨] 根据磁通量的定义结合不同的过程分析，注意条 形磁铁、通电导线周围磁场的分布．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
2.条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置， 条形磁铁中心线穿过环中心，如图所示．若圆环为弹性环， 其形状由Ⅰ扩大为Ⅱ，那么圆环内磁通量变化情况是( )
A．磁通量增大 C．磁通量不变
B.磁通量减小
D.条件不足，无法确定
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解析：选 B.由于圆环在形状Ⅱ时面积大于形状Ⅰ的面积，因 此形状Ⅱ中由磁铁 N 极回到 S 极时向下穿过圆环的磁感线条 数大于Ⅰ.而在Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁铁内部由 S 极到 N 极 向上穿过圆环的磁感线条数相同(分布在磁体外部空间的磁 感线在磁体内全部从 S 极返回到 N 极)，因此不论圆环处于形 状Ⅰ或Ⅱ，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆 环的磁感线条数．由于形状Ⅱ中向下的磁感线增加，因此形 状Ⅱ中总的磁通量较小，故本题正确答案应选 B.
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
对④选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在图甲所示的 位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过 90°时，通过 线框的磁通量为零，因此可以判定线框以 ab 为轴转动时磁通 量一定变化，故④正确．
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
对⑤选项，先画出俯视图如图乙所示，由图可看出线框绕直 导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变， 因此无感应电流，故⑤错． 综上所述可知选项 C 正确． [答案] C
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第4章 揭开电磁关系的奥秘
1．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列 情况中，电流表指针不发生偏转的是( )
A．线圈不动，磁铁插入线圈 B．线圈不动，磁铁从线圈中拔出 C．磁铁不动，线圈上、下移动 D．磁铁插在线圈内不动
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解析：选 D.产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发 生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的 磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏 转．在选项 A、B、C 三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动， 穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在 线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不 产生感应电流．