(讲义)第3章 3.电磁感应现象及其应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

3．电磁感应现象及其应用 学习任务 1．知道电流的磁效应和电磁感应的概念，知道感应电流产生的条件。 2．会根据磁通量的变化判断回路中是否有感应电流的产生，能解决有关的问题。 3．通过实验探究产生感应电流的现象，分析归纳感应电流产生的条件。 4．感知科学家们科学探索的艰辛与百折不挠的精神，体验由实验发现规律的成功喜悦，培养学生的科学兴趣。 一、奥斯特实验的启迪 1．1820年，奥斯特发现了电流的磁效应。 2．科学家们根据对称性的思考提出，既然电能产生磁，是否也存在逆效应，即磁产生电呢？ 注意：做奥斯特电流磁效应实验时，直线电流南北放置，小磁针放在导线下方，效果明显。 二、电磁感应现象的发现 1．法拉第经历长达10年的探索，于1831年向英国皇家学会提交了一篇论文，论文将“磁生电”的现象分为五类并把这些现象命名为电磁感应。 2．五类“磁生电”的现象： (1)变化中的电流 (2)变化中的磁场 (3)运动中的恒定电流 (4)运动中的磁铁 (5)运动中的导线。 3．感应电流：由电磁感应现象产生的电流叫作感应电流。 说明：“磁生电”是一种变化、运动的过程中才能出现的效应。 三、感应电流产生的条件 1．实验表明：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生。 2．实验探究表明：两个线圈相互不连通，也没有相对运动，B线圈中的电流是靠“感应”而产生的。引起“感应”的必要条件是穿过B线圈的磁通量发生了变化。 3．产生感应电流的条件：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产生。 注意：产生感应电流有两个条件(1)闭合回路　(2)磁通量变化 四、电磁感应规律的发现对社会发展的意义 1．法拉第发明了人类历史上第一台感应发电机。 2．发电机、变压器、感应电动机使人类进入电气时代。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)法拉第发现了电磁感应现象。 (√) (2)法拉第完成了“由磁产生电”的设想。 (√) (3)闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流。 (√) (4)只要电路中磁通量发生变化，就有感应电流产生。 (×) 2．下列现象中属于电磁感应现象的是(　　) A．磁场对电流产生力的作用 B．变化的磁场使闭合电路中产生电流 C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D．电流周围产生磁场 B　[电磁感应现象指的是处在变化的磁场中的闭合回路中产生电流的现象，选项B正确。] 3．(多选)如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是(　　) A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 AC　[从磁通量有无“变化”来判断产生感应电流与否，能抓住要点得出正确结论。若从切割磁感线的角度考虑问题，需注意全面比较闭合电路各部分切割的情况。在有界的匀强磁场中，常常需要考虑闭合回路进磁场、出磁场和在磁场中运动的情况，线框ABCD在匀强磁场中无论匀速，还是加速运动，穿过线框ABCD的磁通量都没有发生变化，AC正确。] 保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中。(科学探究) 甲　　　　　　乙　　　　　　丙 (1)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动(图甲)。线框中是否产生感应电流？ (2)保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动(图乙)，线框中是否产生感应电流？ (3)条形磁铁向左右运动时(丙图)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？ 提示：(1)图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生。 (2)图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没发生变化，所以无感应电流产生。 (3)发生偏转，闭合螺线管线圈中磁通量发生变化。 考点1　磁通量的变化 1．闭合回路面积S的变化引起磁通量的变化。如图所示是导体做切割磁感线运动使面积发生变化而改变了穿过回路的磁通量。 2．磁感应强度的变化引起磁通量的变化。如图甲是通过磁极的运动改变穿过回路的磁通量；图乙通过改变原线圈中的电流从而改变磁场的强弱，进而改变穿过回路的磁通量。 甲　　　　　　　　　乙 3．磁场和闭合电路的面积都不发生变化，二者的夹角发生变化，从而引起穿过线圈的磁通量发生变化。如图所示，闭合线圈在匀强磁场中绕轴OO′转动的过程。 【典例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