高二物理探究感应电流的产生条件汇总

变式迁移 1.如下图所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长
为L＝0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50 T的匀强
磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形 状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中 穿过线圈的磁通量改变了多少？
电磁感应
第1 节 第2 节
划时代的发现
探究感应电流的产生条件
追悔莫及的亨利 美国物理学家亨利是奥尔巴尼学院的教授，由于教 学任务繁重，也没有专门的实验室，他主要利用假期在 学院的大厅里进行电学实验工作． 1829年8月的暑假，亨利在考察绕有不同长度导线的 电磁铁所产生磁力的大小时，意外地发现，当通电导线
中的电流被突然切断时，会产生强烈的电火花．当时亨
利无法给出解释，这一重要发现被搁置下来了．
1830年8月的暑假，亨利继续上次的实验．他
发现当电磁铁导线中突然通入强电流时，电流计的
指针向一个方向偏转；当电磁铁导线中的电流突然 消失时，电流计的指针反向偏转；当电磁铁导线中 电流保持稳定时，电流计的指针不偏转．亨利对这 一现象感到很奇怪，但暑假结束了，他只得停止实
一、电流的磁效应 1．电流的磁效应 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能 使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应．
2．发现电流的磁效应的意义
(1)电流的磁效应的发现证实了电和磁存在着必
然的联系，突破了人类对电与磁认识的局限性，掀
起了一场研究电与磁关系的革命．
(2)在奥斯特电流磁效应的影响下，法国物理学家 安培研究了不同形状的电流产生的磁场，提出了判断 电流产生的磁场的右手螺旋法则，并提出了著名的 “分子电流”假说，揭示了磁铁的磁场和电流的磁场 一样，都是由电荷运动产生的． (3)奥斯特的发现激发了人们探索“磁生电”的方 法，在“磁生电”这一光辉思想的指引下，英国物理
实验2 如下图所示，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，线圈中 无电流产生．
实验3 如右图所示，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一直闭合，当改变
滑动变阻器的阻值时，电流表中 也有电流通过；而开关一直闭合，
学家法拉第经过十年的不懈努力终于找到了“磁生电”
的条件，于1831年发现了电磁感应现象．
二、电磁感应现象 1．电磁感应现象
1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现
象，即“由磁生电”的条件，产生的电流叫感应电流．
法拉第把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、
变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中 运动的导体． 注意： “磁生电”是一种在运动变化过程中才出现 的效应．
解析：线圈平面abcd与磁感应强度B方向不垂直，不
能直接用Φ＝BS计算，处理时可以用不同的方法：
法一：把S投影到与B垂直的方向即水平方向，如图 中a′b′cd，S⊥＝Scos θ，故Φ＝BS⊥＝BScos θ.
法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直
于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，且B⊥＝ Bcos θ，故Φ＝B⊥S＝BScos θ. 答案：BScos θ
验．
到了1832年6月，亨利在杂志上看到了法拉第在
1831年所做的电磁感应实验的简讯，立即痛苦地意识
到法拉第的发现与自己两年前的发现相类似．他马上 用自己的旧仪器进一步完善了过去的实验，并把自己 前前后后做的实验做了一个总结，写成一篇论文．即 使这样，在电磁感应现象的发现上，亨利只能屈居第 二了．
滑动变阻器不动时，无电流产
生．
2．实验分析
在实验1中，当导体AB在磁场中静止或平行于磁感 线运动时，无论磁场多强，闭合回路中都无电流；当导 体AB做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生． 在实验2中，当条形磁铁静止在螺线管中时，无论
磁铁的磁场多强，组成螺线管的导线切割磁感线，闭合回路 中有电流产生．
2．发现电磁感应现象的意义
(1)电磁感应现象的发现使人们对电与磁内在联
系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学
科的诞生．
(2)电磁感应现象的发现使人们找到了磁生电的 条件，开辟了人类的电气化时代．
三、探究产生感应电流的条件 1．实验过程
实验1
如下图所示，导体AB做 切割磁感线运动时，线路中有 电流产生，而导体AB顺着磁感 线运动时，线路中无电流产生．
3．实验结论 产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通 量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流． 注意：电路闭合，磁通量变化，是产生感应电流 的两个必要条件，缺一不可，电路中有没有磁通量不 是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量尽管
很大但不变化，那么无论有多大，也不会产生感应电
流．
如下图所示，线圈平面与水平方向成θ角， 磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则 穿过线圈的磁通量Φ＝________.

1．发现“电生磁”的科学家是________，发现“磁生 电”的科学家是________． 2．法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变 化和运动相联系，这就是：变化的________、变化的 ________、运动的________、运动的________．在磁场中 ________的导体．他把这些现象命名为________．产生的电 流叫做________． 3．产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的 ______发生变化，闭合电路中就有感应电流． 1．奥斯特 法拉第 2．电流 磁场 恒定电流 感应电流 3．磁通量 磁铁 运动 电磁感应
在实验3中，导体和磁场之间并没有发生相对运 动．当螺线管AB中电流不变时，螺线管CD中没有电流 产生；而当螺线管AB中的电流变化时，螺线管CD中就 产生了电流. 注意： 进一步分析不难看出：实验1是通过导体相 对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变 磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而 改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为 “不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变 化，闭合电路中就会产生感应电流”．