2019第一章第1、2节语文

第1节电磁感应的发现第2节感应电流产生的条件一、电磁感应的发现1.奥斯特的“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。

电流的磁效应说明电流能在其周围产生磁场。

2.法拉第的“磁生电”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”的现象，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：(1)变化的电流；(2)变化的磁场；(3)运动中的恒定电流；(4)运动中的磁铁；(5)运动中的导线。

把这些现象定名为电磁感应，由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。

思维拓展电流的磁效应与电磁感应有什么区别？答案电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”。

电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”。

“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象，弄清现象的因果关系是关键。

二、探究感应电流产生的条件1.导体在磁场中做切割磁感线运动，如图1所示。

图12.通过闭合回路的磁场发生变化，如图2所示。

图23.结论归纳：产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生。

思考判断(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。

(×)(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生。

(×)(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流产生。

(√)(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流。

(×) 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中磁通量及其变化[要点归纳]1.对磁通量的理解(1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。

(2)磁通量是标量，但是有正负。

磁通量的正、负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。

即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。

(3)某面积内有相反方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。

2.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时，Φ＝BS。

(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量。

如图3甲所示，Φ＝B⊥S＝(B sin θ)·S。

也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BS cos θ。

图33.磁通量的变化大致可分为以下几种情况(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化。

如图4(a)所示。

(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化。

如图4(b)所示。

(3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。

如图4(c)所示。

图4[精典示例][例1] 如图5所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。

圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()图5A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1解析两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过两线圈的磁感线条数一样，即磁通量相同，故选项A正确。

答案 A[例2] 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图6所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()图6A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定解析设闭合线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强，故Φ1>Φ2。

将闭合线框从位置1平移到位置2，磁感线是从闭合线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)。

故选项C正确。

答案 C(1)求解磁通量的变化量时要取有效面积。

(2)磁通量的变化与线圈的匝数无关。

(3)磁感线从不同侧面穿过线圈时磁通量的正、负不同。

[针对训练1] 边长L＝10 cm的正方形线框有10匝，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图7所示，磁感应强度随时间的变化规律为B ＝2＋3t(T)，求：图7(1)2 s末穿过线框的磁通量；(2)第3 s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ。

解析(1)2 s末穿过线框的磁感应强度B2＝(2＋3×2) T＝8 T，由Φ＝BS sin θ知2 s末穿过线框的磁通量Φ＝B2S sin θ＝8×(0.1)2×sin 30° Wb＝4×10－2 Wb。

(2)第3 s内磁感应强度的变化ΔB＝3 T，所以ΔΦ＝ΔBS sin θ＝3×(0.1)2×sin 30° Wb＝1.5×10－2 Wb。

答案(1)4×10－2 Wb(2)1.5×10－2 Wb感应电流产生的条件[要点归纳]1.对感应电流产生条件的理解(1)不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流。

(2)只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

2.ΔΦ与Φ的区别ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系。

感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。

[精典示例][例3] 下列图中能产生感应电流的是()解析根据产生感应电流的条件可判断：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，穿过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，ΔΦ＝0，无感应电流；D选项中，磁通量不发生变化，无感应电流。

答案 B(1)判断闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流时，一定注意“部分导体”“切割”的含义。

(2)磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。

[针对训练2] 某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图8所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是()图8A.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈B的接头3、4接反D.蓄电池的正、负极接反解析图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断。

而本实验的目的就是用来研究在开关通、断瞬间，电流的有无是否导致磁场发生变化，是否产生感应电流的情况，因而图中接法达不到目的。

开关应串联到电源和线圈A的电路中。

答案 A[针对训练3] 如图9是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境。

当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈附近有金属物体了。

下图中能反映出金属探测器工作原理的是()图9解析探测器靠近金属物体时，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；选项B是导体棒切割磁感线，选项C是通电导体在磁场中受力运动，选项A、D是电流的磁效应。

综上所述，选项B正确。

答案 B1.(对磁通量的理解)关于磁通量，下列叙述正确的是()A.在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B.在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C.把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大D.同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积，A错误；线圈面积大，但投影面积不一定大，B错误；磁通量大，磁感应强度不一定大，C 错误、D正确。

答案 D2.(磁通量的比较)如图10所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过两圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为()图10A.Φa>ΦbB.Φa<ΦbC.Φa＝ΦbD.不能比较解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏。

两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a<S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a<Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa>Φb，故选项A正确。

答案 A3.(感应电流产生的条件)(多选)如图11所示，下列情况能产生感应电流的是()图11A.如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出线圈时，线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故选项B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确。

答案BD4.(产生感应电流的判断)(多选)如图12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，下列办法中可行的是()图12A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动C.以ad边为轴转动(小于60°)D.以bc边为轴转动(小于60°)解析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；A项可行；当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流，B项可行；当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，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°(60°～300°)，bc边在无磁场区转动，那么线框中将不产生感应电流，C项可行；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(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)，D项不可行。