13.3电磁感应及其应用-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019必修第三册）

第十三章 电磁感应与电磁波初步 第三节 电磁感应现象及应用 [核心素养·明目标] [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道电磁感应现象和感应电流的概念。 科学思维 通过模仿法拉第的实验，归纳得出产生感应电流的条件。学会通过现象分析归纳事物本质特征的科学思维方法。 科学探究 经历感应电流产生条件的探究活动，提高分析论证能力。 科学态度与责任 (1)了解电磁感应现象曲折的发现过程，学习法拉第坚持理想信念、不畏艰辛、勇于探索的科学精神。 (2)了解电磁感应现象的重大历史意义和电磁感应现象的广泛应用，体会科学、技术对人类文明的推动作用。 知识点一　划时代的发现 1.奥斯特发现的电流的磁效应，证实了电现象和磁现象是有联系的。 2.1831年，法拉第发现了“磁生电”现象，他认为“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 3.法拉第把这些“磁生电”现象定名为电磁感应，这些现象中产生的电流叫作感应电流。 知识点二　　产生感应电流的条件 1.探究感应电流产生的条件 实验1：如图甲所示，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(选填“有”或“无”)。 甲 实验2：如图乙所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生(选填“有”或“无”)。 实验3：如图丙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，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，电流表中有电流。 2.电磁感应 (1)电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。 (2)产生感应电流的条件 ①电路闭合；②磁通量变化。 (3)电磁感应现象的实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电流产生。 (4)能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。 3.常见的产生感应电流的三种情况 4.判断电磁感应现象是否发生的一般流程 (1)确定研究的闭合回路； (2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ； (3)磁通量变化与感应电流的产生： 4.产生感应电流的条件的理解 (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)磁通量变化ΔΦ与磁通量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。 5.电磁感应的应用 电磁感应现象在生产生活中的应用非常广泛，如磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等。下面以其中几个应用为例具体说明。 应用实例 原理图 说明 发电机 线框在磁场中匀速转动，穿过线框的磁通量周期性变化，产生大小、方向周期性变化的电流 话筒 声音使膜片振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线，从而形成微弱的电流，再经过放大电路将输入信号放大后输出 金属探测器 探测器中有一个通有大小和方向都变化的电流的发射线圈，当发射线圈周围有金属物时，金属物中会产生环状电流，环状电流的磁场反过来影响接收线圈中的电流，使探测器报警 电磁炉 陶瓷板下面的线圈接入大小和方向都变化的电流以后，会形成变化的磁场，铁锅、不锈钢锅的底部在变化的磁场中产生环状的感应电流，让锅底快速发热，实现对食物的加热 易错易混点1.磁通量及磁通量变化量的计算 易错易混点辨析：由公式Φ＝BScosθ(θ为线圈垂直与磁感线方向的夹角)，可以看出Φ的变化是由B、S或θ的变化引起的，因此在求磁通量的变化时要先弄清Φ的变化是由哪一个量的变化引起的，然后根据此量的变化情况分析磁通量的变化情况。 例1.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量(　　) A.是增加的　　　 B.是减少的 C.先增加，后减少 D.先减少，后增加 解析：选D。要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况，就必须知道条形磁铁在磁极附近磁感线的分布情况，条形磁铁在N极附近磁感线的分布情况如图所示，由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加，选项D正确。 例2．一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ为(　　) A.n(B2－B1)S　 B.n(B2＋B1)S C.(B2－B1)S D.(B2＋B1)S 解析：选D。设末状态的磁通量Φ2＝B2