13.3电磁感应现象及应用 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第3节 电磁感应现象及应用 第十三章 人教版 高中物理必修三 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? 课堂引入 划时代的发现 PART 01 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? 提出问题 01 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 牛人安培的尝试： 艰难的探索 02 G _ + 一段通电直导线放在另一段直导线旁边 未通电直导线放在另一段通电线圈内部 G _ + 艰难的探索 02 屡败屡战的法拉第： 历经10年,“痴”心不改 在伦敦的一家科学档案馆里，陈列着英国物理学家法拉第 写了十年的一本日记。这本日记非常奇特： 第一页上写着：“对!必须转磁为电。” 以后，每一天的日记除了写上日期之外，都是写着同样一个词“NO。”从1822年直到1831年，整整十年，每篇日记都是如此。 只是在这本日记的最后一页，才改写上了一个新词：“Yes。”     艰难的探索 02 这是怎么回事? 法拉第第一个成功实验：十年失败，一朝顿悟 开关 电池组 电流计 法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。 划时代的发现 03 铁心 由磁得到电的现象叫电磁感应。 电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。 电磁感应不是稳态效应，而是动态效应。 深入探究的真谛 04 将条形磁铁插入空心线圈 五类“磁生电”现象： 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”现象的本质特征是：变化、运动 规律总结 05 历史的遗憾 06 1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的闭合线圈，观察在线圈中是否有电流产生，在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在闭合线圈上的灵敏电流计放到隔壁房间，科拉顿在两个房间之间来回跑，始终没看到电流计指针动一下 启示与思考 07 奥斯特梦圆 : “电”生“磁” （机遇总是垂青那些有准备的人） 法拉第心系： “磁”生“电” （成功总是属于那些坚持不懈的人） 电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。可以说这是“划时代的发现”。 启示与思考 07 你知道产生感应电流需要什么条件吗？ 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。 通过法拉第发现电磁感应的过程，我们应该清楚地看到：法拉第在做出伟大发现的过程中，也受着历史局限性的束缚。思维定式的影响使他在很长一段时间内徘徊不前，但他没有放弃，他通过偶然发现的现象，经过深入探究，终于找到了将磁转化为电的途径。 产生感应电流的条件 PART 02 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 那么，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? 观察与思考 01 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。 创造性思维 02 感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢? 探究1： 实验探究 03 实验操作 实验现象（有无电流） 分析论证 导体棒静止 闭合电路在磁场中围成的面积 时，电路中有电流产生 导体棒平行磁感线运动 导体棒切割磁感线运动 无 无 有 变化 探究2： 实验探究 03 磁铁的运动 实验现象（有无电流） 分析论证 插入线圈 线圈中的磁场 时，线圈中有感应电流； 线圈中的磁场 时，线圈中无感应电流 静止不动 从线圈中抽出 有 无 有 变化 不变化 转换角度 条形磁铁 通电螺线管 等效替代 04 实验探究 05 闭合开关，断开开关，开关闭合和断开瞬间，指针摆动。表明产生了感应电流 闭合开关后，A中电流不变时，电流表指针不动。B中无感应电流。移动滑动变阻器的滑片。A中电流变化，电流表指针摆动，表明线圈B中有感应电流。 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 实验探究 05 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 线圈B中磁场 时，线圈B中有感应电流； 磁场 时，线圈B中无感应电流 开关断开瞬间 开关闭合，滑动变阻器滑片不动 开关闭合，移动滑动变阻器的滑片 有 有 无 有 变化 不变化 切割类 变化类 产生感应电流的两种类型 06 是否应该1.2为一类，3为另一类？ B不变，S变 S不变，B变 Φ=BS变 相对运动 磁场变化 切割类 变化类 产生感应电流的条件分析 07 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.闭合回路 2.磁通量变化 正对面积S改变 磁场B的大小改变 磁场B的方向改变 Φ=BS 产生感应电流的条件 08 “磁感线” 磁铁 实验验证： 线圈向上运动时，我们控制线圈面积大小，使线圈紧贴着磁感线模型向上运动。保证穿过线圈的磁感线条数不变，也就是磁通量不变。 灵敏电流计指针没有发生偏转！ 即使回路面积S和磁场B都发生变化，但磁通量不变也不会产生感应电流。 具体实验装置如图所示： 我们根据磁铁的实际磁场分布情况，用薄板模拟磁铁下方磁感线的空间分布。把线圈放入磁场中，与电流表连接，形成闭合回路。 对比： 问题：哪个更具有普遍意义？ 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。（初中） 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流。（高中） 切割磁感线一定会产生感应电流吗？ 切割磁感线不一定会产生感应电流，只有引起磁通量变化的切割运动才会产生感应电流。初中所学是一种特殊情况。 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 对比初中所学产生感应电流的条件：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。 请同学们思考：哪个更具有普遍意义？切割一定会产生感应电流吗？ 电磁感应现象的应用 PART 03 人类第一台发电机 法拉第的圆盘发电机 01 三峡电站的一台发电机转子 02 手摇发电机 03 变压器 05 变压器的示意图。当左侧A线圈中有变化的电流时，会在右侧B线圈中产生变化的磁场，使得B线圈磁通量变化，产生电磁感应现象。左侧线圈也叫原线圈，右侧线圈也叫副线圈。原、幅线圈互不接触，通过电磁感应现象就可以实现电能的传递。 变压器 变压器 05 变压器在生活中有很重要的应用（现在一般封闭在变电箱中） 街头变压器 手机充电器中的变压器 变压器 液晶电视主板中的变压器 变压器 05 在远距离输电中变压器发挥了重要的作用 一次高压变电站 发电站 二次高压变电站 升压变压器 低压变电站 其他用户 工厂 在远距离输电过程中也离不开变压器。这是远距离输电过程示意图，我们看到输电过程中多次用到了变压器。在今后的学习中我们还能学习到，在输电过程中变压器发挥了重要的作用。 无线传输 06 无线充电 传递、放大声音信号 其他应用 07 电磁炉 信号发射基站 总结提升 PART 06 磁生电：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 划时代的发现 法拉第的圆盘发电机、三峡电站一台发电机的转子等 电磁感应现象应用 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。 产生感应电流条件 Φ=BS变 磁通量变化 课堂小结 $$