高中物理 第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索教师用书 鲁科版选修3-2

第1节磁生电的探索

学

习目标知识脉络

1.了解电磁感应现象的探索过程，体

会人类探索自然规律的科学态度和

科学精神.

2.知道什么是电磁感应现象，理解感

应电流产生的条件．(重点、难点)

3.进一步认识磁通量的概念，能对磁

通量的变化进行定性分析和定量计

算．(难点)

电磁感应的探索历程

[先填空]

事件意义

电生磁1820年，奥斯特发现了电流的磁效应拉开了研究电与磁相互关系的序幕

磁生电菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等致力

于磁生电的研究

科学探索是曲折的，真理追求是执

着的

1831年，法拉第发现了电磁感应现象

揭示了电和磁的内在联系，引领人

类进入电气时代

1．如图1­1­1所示：

图1­1­1

把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，首先观察到这个实验现象的物理学家是安培．(×)

2．“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应．(√)

3．首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特．(×)

[后思考]

很多科学家在磁生电的探究中为什么没有获得成功？

【提示】很多科学家在实验中没有注意磁场的变化，导体与磁场之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违反了能量转化和守恒定律，磁生电是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．

[合作探讨]

探讨1：奥斯特发现电流的磁效应引发了怎样的思考？法拉第对此持有怎样的观点？

【提示】在自然界和谐统一的科学信念下，相信自然力是统一的，物理关系都是对称的，认为既然电流可以产生磁场；反过来，磁场也可以产生电流．

探讨2：法拉第经历了大量的失败，失败的原因是什么？

【提示】失败的主要原因在于受传统观念的影响，只注意寻找静态和稳定的感应电流而忽略了对动态过程的观察．

探讨3：你认为法拉第成功的秘诀是什么？

【提示】经过多次失败之后，法拉第仍然坚持研究，正是由于他不懈的努力，正是以他有准备的头脑及敏锐的洞察力，才捕捉到了稍纵即逝的偶然现象．

[核心点击]

1．奥斯特的“电生磁”

电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系．奥斯特实验中，通电导线南北方向放置，导线下面的小磁针发生偏转．2．法拉第的“磁生电”

“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现的效应，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．他把这些现象定名为电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流．

1．首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )

A．安培和法拉第B．法拉第和楞次

C．奥斯特和安培D．奥斯特和法拉第

【解析】1820年，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应.1831年，英国著名物理学家法拉第发现了电磁感应现象．选项D正确．

【答案】D

2．1825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，当他把磁铁插入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验，下列说法正确的是( )

A．在科拉顿整个操作过程中，电流计指针不发生偏转

B．将磁铁插入螺线管瞬间，电流计指针发生偏转，但科拉顿跑到观察时，电流计指针已不再偏转

C．科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是当时电流计灵敏度不够

D．科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是导线过长，电流过小

【解析】科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通量变化，回路中产生感应电流，电流计指针偏转，之后，穿过线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计指针不偏转，但由于科拉顿放完磁铁后跑到另一室观察，所以他观察不到偏转．只有B项正确．【答案】B

科学探究过程与方法

下面的框图可以简要展示法拉第发现电磁感应规律的科学探究过程与方法．

科

学 探 究 —— 感 应 电 流 产 生 的 条 件

[先填空]

1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图1­1­2所示)

图1­1­2

实验操作 实验现象(有无电流)

分析论证

导体棒静止 无 闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生

导体棒平行磁感线运动 无 导体棒切割磁感线运动

有

图1­1­3

实验操作 实验现象(有无电流)

分析论证

N 极插入线圈 有 线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中

N 极停在线圈中

无

N

极从线圈中抽出 有 无感应电流

S 极插入线圈 有 S 极停在线圈中 无 S 极从线圈中抽出

有

图1­1­4

实验操作 实验现象(线圈B 中有无电流)

分析论证

开关闭合瞬间 有 线圈B 中磁场变化时，线圈B 中有感应电流；磁场不变时，线圈B 中无感应电流

开关断开瞬间

有

开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动

无

开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片

有

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电流． [再判断]

1．只要闭合线圈内有磁通量，闭合线圈就有感应电流产生．(×) 2．闭合线圈内有磁场，就有感应电流．(×)

3．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定会有感应电流．(√) [后思考]

闭合导体回路在磁场中运动一定产生感应电流吗？

【提示】 不一定．若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量发生