13.3电磁感应现象及应用-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第3节 电磁感应现象及应用 人教版（2019） 物理（必修第三册） 张二朝 第十三章 电磁感应与电磁波初步 学习目标 1、了解电磁感应现象发现的过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。 2、通过实验，探究和理解感应电流的产生条件。 3、能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流。 4、知道电磁感应现象在生活中的主要应用。 课堂引入 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。摇绳发电就是闭合电路的一部分导体切割地磁场的磁感线运动，产生了感应电流。 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，它证实电现象和磁现象是有联系的。法拉第曾赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”有关电与磁关系的崭新研究领域洞开在人们面前，激发了科学家们的探索热情。 人们从电流磁效应的对称性角度，想到：既然电流能够产生磁场，为什么不能用磁场产生电流呢？ 一、划时代的发现 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” 　　1822年法拉第在日记中写下了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达 10 年的探索。 一、划时代的发现 　　1831 年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”。当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。他在 1831 年 8 月 29 日的日记中写下了首次成功的记录。 电流计 开关 电池组 一、划时代的发现 　　法拉第从中领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。于是，他又设计并动手做了几十个实验，使深藏不漏的各种“磁生电”的现象显现而出。他把这些现象定名为电磁感应（electromagnetic induction），产生的电流叫作感应电流（induction current）。 　　 3.法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成五类： 1.变化的电流 2.变化的磁场 3.运动的恒定电流 4.运动的磁铁 5.在磁场中运动的导体 “磁生电”现象的本质特征是：变化、运动 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 思考：AB 切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路 ABCD 的面积。那么，与磁场有关的哪个物理量变化了？ 探究1： 我们可以得到哪些结论？ 探究2： 二、产生感应电流的条件 我们可以得到哪些结论？ 思考：产生感应电流时，闭合回路中与磁场有关的哪个物理量变化了？ 探究3： 思考：产生感应电流时，闭合回路中与磁场有关的哪个物理量变化了？ 我们可以得到哪些结论？ 二、产生感应电流的条件 二、产生感应电流的条件 切割类 变化类 二、产生感应电流的条件 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 二、产生感应电流的条件 1、闭合导体回路 2、磁通量要发生变化 以上实验及其他事实表明：当穿过闭合导体回路的磁通量变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。 二、产生感应电流的条件 1 2 3 4 思考：切割，闭合线圈由位置1穿过匀强磁场运动到位置4，线圈在运动过程中什么时候有感应电流？ 二、产生感应电流的条件 由此可见，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。 二、产生感应电流的条件 思考：旋转，让线圈在磁场中绕轴线转动，分析有无感应电流产生？ 二、产生感应电流的条件 夹角变化 产生感应电流 磁通量变化 这就是发电机的原理。 三、电磁感应现象的应用 实验结论：转动手柄，线圈在皮带的带动下在磁场中转动，磁通量发生变化，小灯泡发光。表明产生了感应电流。 三、电磁感应现象的应用 1831年圣诞节前夕，法拉第在一次科学报告会上当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”指针随之摆动。 当时有一位贵妇人取笑到：“法拉第先生，您这发明有什么用呢？”法拉第平静的回答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？” 法拉第的圆盘发电机 三、电磁感应现象的应用 法拉第圆盘是最早的发电机 三峡电站的转子发电机 三、电磁感应现象的应用 变压器 电磁炉 无线充电 金属探测器 三、电磁感应现象的应用 课堂小练 1．如图所示，闭合矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行。以下哪种情况，线圈中有感应电流产生（　　） A．在图示平面内，线圈往上平移（线圈与导线间距离不变） B．在图示平面内，线圈往下平移（线圈与导线间距离不变） C．线圈以长直导线为轴转动（转动过程中二者距离保持不变且始终在同一平面内） D．线圈和导线都不动，导线中的电流 I 逐渐增大或减小 D 课堂小练 2．在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对于磁体沿竖直方向上下运动，线圈与塔灯相连，下列说法正确的是（　　） A．该装置的工作原理是电流的磁效应 B．当海面无波浪时，该塔灯能够发光 C．当海面有波浪时，该塔灯无法发光 D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等 D 课堂小结 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 THANKS 谢谢 Lavf55.33.100 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$