高中物理 第2章 电磁感应与电磁场 第1节 电磁感应现象的发现教师用书 粤教版

第一节电磁感应现象的发现

课标

解读重点难点

1.了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规

律的科学态度和科学方法.

2.通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件.

3.了解法拉第及其对电磁学的贡献，认识发现磁生电现象对推动电磁学理论和电磁技术发展的重大意义.1.电磁感应现象．(重点)

2.电磁感应产生的条件．(重难点)

法拉第与电磁感应现象

1.

(1)实验观察

①没有电池也能产生电流：闭合电路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：在条形磁铁插入或拨出螺线管的瞬间，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2­1­1所示．

图2­1­1

(2)法拉第的实验结论

只要穿过闭合电路的磁通量发生变化．闭合电路中就有电流产生．这种由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流称感应电流．

2．思考判断

(1)发现“磁生电”现象的科学家是法拉第．(√)

(2)如图2­1­2所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但当磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．所以上述现象不是电磁感应现象．(×)

图2­1­2

(3)三峡电站是全球最大的水电站，它的发电机组利用了电磁感应原理．(√)

3．探究交流

电磁感应的发现有何意义？

【提示】(1)电磁感应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.

感应电动势

1.

(1)电动势：描述电源将其他形式的能量转换成电能的本领的物理量．

(2)感应电动势：由于电磁感应现象而产生的电动势．

2．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．(×)

(2)线框不闭合，即使穿过线框的磁通量变化，线框中也没有感应电流．(√)

3．探究交流

如果穿过断开电路的磁通量发生变化，电路中有没有感应电流？有没有感应电动势？

【提示】由于电路是断开的，电路中没有感应电流，但有感应电动势．

对磁通量变化的理解

1．引起磁通量变化的原因有哪些？

2．若穿过闭合电路的磁通量大小不变，方向相反，磁通量是否发生了变化？

根据磁通量的定义式Φ＝BS，引起磁通量变化的方法有

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，由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量的变化．

3．磁场、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．

总之，穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时磁通量就发生了变化．

如果磁场反向，磁通量是有变化的，变化量为2BS.

如图2­1­3所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？

图2­1­3

【审题指导】根据Φ＝|Φ内|－|Φ外|来判断．

【解析】注意弹簧面所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增大(穿过弹簧的外部磁感线条数增多)，故Φ＝|Φ内|－|Φ外|应减小．

【答案】磁通量减小

1．在一根水平方向的通电长直导线下方，有一个小线框abcd，放置在跟长导线同一竖直平面内，今使小线框分别做如图­­四种不同的运动，其中线框磁通量没有变化的是( )

A．左右平移

B．上下平移

C．在纸面前后平移

D．绕ab，cd边的中心轴转动

【解析】长直导线下方的磁场是不均匀的，离导线越远磁感应强度越小，因此线框上下平移、在纸面前后平移、绕ab、cd边的中心轴转动时，磁通量均发生变化，但线框左右平移时，磁通量不发生变化．

【答案】A

对产生感应电流的条件的理解

1.感应电流产生的条件是什么？

2.怎样使闭合电路产生感应电流？

1．感应电流产生的条件

穿过闭合回路的磁通量发生变化，无论是闭合回路一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，还是穿过闭合回路的磁通量发生变化，都会引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，在回路中就会有感应电流产生．其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，那么无论多么大，都不会产生感应电流．

闭合回路中是否产生感应电流取决于磁通量的变化，而不是磁通量的大小．

2．产生感应电流的方法

(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动

如图2­1­4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．

图2­1­ 4 图2­1­5

(2)磁铁在线圈中运动

如图2­1­5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，线路中无电流产生．

(3)改变螺线管AB中的电流

如图2­1­6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．

图2­1­6

如图2­1­7所示，在匀强磁场中的“U”形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，它们以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说( )

图2­1­7

A．打开和闭合都可以

B．应打开

C．打开和闭合都不行

D．应闭合

【解析】若开关打开，导线运动时，闭合电路abdc中磁通量不变，不产生感应电流；若开关闭合，导线运动时，闭合电路abNM中磁通量变化，产生感应电流，所以应选D.

【答案】D

分析是否产生感应电流，关键是分析穿过闭合线圈的磁通量是否变化，分析磁通量是否变化，可通过分析穿过线圈的磁感线条数是否变化.

2．如图2­1­8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( )

图2­1­8

A．线圈不动，磁铁插入线圈时