13.3 电磁感应现象及应用 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版物理必修三 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 讨论交流 我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？ 一、划时代的发现 奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下的问题∶既然电流能够引起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢? 联系到电流的磁效应，法拉第敏锐地觉察到，磁与电之间也应该有这种“感应”。他在1822 年的日记中写下了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达10年的探索。 法拉第 G _ + 将磁铁放在闭合回路旁边 将通电直导线放在闭合回路旁边 安培的实验 没有电流产生 G _ + 未通电直导线放在另一段通电线圈内部 G _ + 一段通电直导线放在另一段直导线旁边 法拉第的实验 没有电流产生 法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似 法拉第第一个成功实验 “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 法拉第发现：开关断开或闭合的瞬间检流计指针偏转 法拉第另一个成功实验： 法拉第在1831年9月24日，他把两根条形磁铁摆成V形.软铁棒上绕着一组线圈串联了一只灵敏电流计，并架在两根条形磁铁之上。 G 当其中一根磁铁上端与软铁棒接触或断开瞬间，他看到了灵敏电流计的指针发生了偏转． 1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 五种类型可以引起感应电流：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。 “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 五类“磁生电”现象： “磁生电”现象的本质特征是：变化、运动 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 法拉第发现的电磁感应使人们对电和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，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来. 二、产生感应电流的条件 实验一：让导体棒在磁场中运动 闭合电路的一部分导体 检测是否有电流 磁场 AB静止，无电流 AB沿磁感线运动，无电流 AB切割磁感线，有电流 当产生感应电流时与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢? AB切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路ABCD的面积。 也就是说，穿过电路ABCD的磁通量发生了变化。感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢? 序号 导体 运动情况 磁场 电流表指针方向 1 导线 静止 U型磁体内部 不摆动 2 导线 上下 不摆动 3 导线 水平向左 摆 动 4 导线 水平向右 摆 动 5 导线 斜向上 斜向下 摆 动 实验结果记录 实验结论：当闭合回路中部分导体切割磁感线时，闭合回路中会产生感应电流。即闭合电路在磁场中围成的面积变化 时，电路中有电流产生；围成的面积不变时，电路中无电流产生。 实验二：磁铁在螺线管中运动 实验操作 有无感应电流 N极插入线圈 有 在线圈中静止不动 无 N极拔出线圈 有 S极插入线圈 有 在线圈中静止不动 无 S极拔出线圈 有 当磁铁和线圈发生相对运动时，闭合回路中有感应电流产生；当磁铁和线圈相对静止时，闭合回路中无感应电流。 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，线圈中无感应电流. G － ＋ + + - 开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关闭合，迅速移动滑片 复原再做 实验三：模拟法拉第的实验 通电螺线管A套在线圈B里面 实验操作 实验现象（线圈B中有无电流） 闭合开关的瞬间，滑动变阻器不动 有 断开开关的瞬间，滑动变阻器不动 有 闭合开关一段时间，滑动变阻器不动 无 闭合开关，滑动变阻器快速移动 有 实验结果记录 当线圈A中电流变化时，线圈B中才有感应电流产生 线圈A的磁场变化时，线圈B中磁通量变化，线圈B中有感应电流； 线圈A的磁场不变时，线圈B中磁通量不变，线圈B中无感应电流. 实验一 实验二 实验三 磁场的强弱不变，闭合导体回路包围的面积在变化.S 变 线圈中磁场发生变化.B 变 电流产生的磁场变化，通过B线圈的磁场强弱也在变化.B 变 实验结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。 1.闭合电路. 2.磁通量发生变化 Φ=BS 只有B变化 只有S变化 只有θ变化 B、S、θ都变，或其中两者变. 以上三个实验探究了产生感应电流的条件，那么产生的感应电流方向相同吗？感应电流的大小、方向与哪些因素有关？有什么关系？ 讨论交流 三、电磁感应现象的应用 法拉第圆盘发电机 三峡电站一