6.3 电磁感应现象 课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

电磁感应现象 年 级：高二年级 学 科：物理（粤教版） 主讲人：** 学 校：**** 同学们大家好，前面我们初步认识了磁现象和磁场，学习了磁感应强度和磁通量的概念，今天我们学习电磁感应现象 1 凭空生电 首先给大家带来一个魔术，名字叫凭空生电，我手中的塑料管的外侧缠绕了很多圈铜导线，上面连接了小灯泡，如何使小灯泡发光哪？如何在不接电源的情况下让小灯泡发光哪？下面大家注意看，见证奇迹的时候来了，我有一个神奇的纽扣，放入塑料管，同学们看到了什么现象？ 老师手里的小纽扣是什么哪？其实它是一块强磁体，请同学们思考小灯泡亮的原理是什么？当强磁体穿过线圈的时候，小灯泡依次闪亮，说明线圈中存在电流，磁生了电，那电和磁到底有什么关系哪？磁为什么会生电？我们这节课一起来解决这个问题 2 奥斯特发现电流的磁效应 “电生磁” 从电流效应的对称性角度：磁能生电吗？ 电 磁 ？ 1820年之前，电和磁是两个互不相关，独立发展的学科，一些独具慧眼的科学家坚信大自然是和谐统一的，它们之间一定有联系，1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，请大家观察实验， 实验中看到了什么？小磁针偏转了，说明了什么问题？电流周围有磁场，电生磁，从电流效应对称的角度：磁能生电吗？很多科学家在此做了大量的研究和实验 3 法拉第：历经10年 进行了很多次尝试，经历了一次次失败 “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应 一、电磁感应现象的发现 其中，法拉第对此进行了长达10年的探索，进行了很多次尝试，经历了一次次失败，做了各种实验，功夫不负有心人，成功总是属于那些坚持不懈的人，他一朝顿悟，磁生电，是一种在变化，运动过程中才能出现的效应， 4 感应电流：由电磁感应现象产生的电流 一、电磁感应现象的发现 电磁感应现象：法拉第将这种由磁生电的现象，叫作电磁感应现象 法拉第将这种由磁生电的现象，命名为电磁感应现象，由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流 当初奥斯特发现电流的磁效应时，法拉第曾赞扬：他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明，公正的说，法拉第应该与奥斯特共享这一荣誉。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，为现代的科学技术奠定了基础，可以说有划时代的意义。 5 磁生电是一种变化、运动过程才出现的效应.与磁场相关的哪个物理量发生了变化，才能出现这种效应呢？ 二、产生感应电流的条件 让我们沿着法拉第的脚步，探究一下感应电流的产生条件是什么？ 像法拉第所说，磁生电是一种变化、运动过程才出现的效应.与磁场相关的哪个物理量发生了变化，才能出现这种效应呢？大家想不想沿着法拉第研究的步伐，一起来探究一下感应电流产生的条件是什么？感受一下法拉第的研究历程？ 6 磁 电 条形磁体 蹄形磁铁 通电导线 二、产生感应电流的条件 闭合回路中，电流表指针偏转 闭合回路中，小灯泡发光 想要用实验探究磁生电，需要哪些器材哪？能够提供磁场的有：条形磁体，蹄形磁铁，以及电流即通电导体，如何能够判断出有电产生哪？有无电流可以用电流表，电流表指针发生偏转说明有电流产生，电流表接在哪里，用导体形成闭合回路（强调不能加电源），还有什么方法？可以用小灯泡连成闭合回路，通过小灯泡是否发光判断？ 7 蹄形磁铁，条形磁铁，学生电源，导线若干，电流表, 灵敏电流计，小灯泡，开关，滑动变阻器等。 提供器材如下： 请同学们根据桌上提供的器材分组设计实验方案，完成实验，并总结产生感应电流的条件？ 下面老师提供如下器材，请同学们分组设计实验方案，探究产生感应电流的条件，完成实验，并填写实验任务清单。 8 实验1 第一组同学介绍装置：u形磁体中间的磁场可以视为匀强电场，将闭合电路的一部分导线在磁场中运动时候有感应电流产生。为什么用灵敏电流计不用电流表和小灯泡哪？导线运动时候一定有电流产生吗？平行磁感线方向运动没有电流产生，结论：闭合电路的一部分导体切割磁感线运动产生感应电流。 9 结论：闭合电路在磁场中切割磁感线有感应电流产生. 实验1：闭合导体切割磁感线装置 10 二、产生感应电流的条件 思考1：切割磁感线运动对应着与磁场相关的哪个物理量发生了变化？ 感应电流的产生是否与磁通量的变化有关？ 切割磁感线运动对应着与磁场相关的那个物理量发生变化哪？当切割磁感线时候，磁场不变，变化的是穿过磁感线的面积，也就是说穿过闭合回路的磁通量发生了变化？ 11 思考：如何使闭合回路的磁通量变化？ 改变面积、改变磁感应强度、改变夹角 B⊥S： Φ=BS B与S成角度： Φ=BS⊥ 回顾磁通量的概念：在磁感应强度为B的磁场中，有一个面积为S的平面，当平面垂直放置时候Φ=BS，如果成角度时，Φ=BS⊥ 请思考：如然让闭合回路的磁通量发生变化？可以改变面积，改变磁感应强度，改变夹角。第一组同学改变了面积，如何改变磁感应强度哪？ 12 实验2 第二组同学设计了这样的实验，将螺线管用导线分别与电流计连接，分别把条形磁铁插入螺线管，静止在螺线管中，从螺线管拔出改变磁感应强度 13 实验2 磁铁的运动 有无电流 磁通量如何变化 插入线圈 静止不动 从线圈中抽出 有 无 有 实验结论： 闭合回路中磁感应强度B发生变化, 磁通量发生变化，产生感应电流 增加 不变 减少 N S 连续运动 磁通量变化的时候，产生感应电流 14 解密魔术 回顾我们前面的魔术，使用的正是这一原理，闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流，小灯泡发光。为什么我的实验装置绕了很多圈？每一圈感应电流比较小，无法使灯泡发光，所以绕很多圈。 15 S 变 思考：若磁铁与线圈相对静止，但闭合回路中的磁通量发生变化，是否有感应电流产生？ 二、产生感应电流的条件 B 变 上述两个实验中，通过导体或磁铁发生运动，使闭合回路中磁通量发生了变化，从而产生了感应电流，感应电流的产生是否与相对运动有关哪？若二者相对静止，但闭合回路的磁通量发生变化，是否有感应电流产生？我们看一下第三组同学设计的试验方案，请第三组同学讲解 16 探究：线圈B中磁通量变化时是否会产生感应电流？ 二、产生感应电流的条件 产生磁场的是哪个线圈？A线圈，A中的电流周围会产生磁场， 可能产生感应电流的是哪个线圈？B 如何使B 线圈中的磁通量发生变化？可以闭合开关，打开开关，移动滑动变阻器 实验探究线圈B中磁通量变化时B中是否会产生感应电流？ 17 实验3： 18 实验操作 实验现象（线圈B有无电流） 线圈B中磁通量如何变化 开关闭合瞬间 开关闭合，滑片P不动 开关接通，滑片P移动 开关断开 增加 不变 变化 减少 有 有 无 有 思考：如何使线圈B的磁通量发生变化？ 如何使线圈B的磁通量发生变化？A中电流变化，使A周围磁场变化，磁场穿过B,使B线圈中的磁场发生变化。在实验中可以通过开关闭合，闭合开关后移动滑动变阻器，改变电流大小从而改变磁场大小，引起B线圈中磁通量变化 19 实验结论： 静止的线圈B中磁场变化时，磁通量发生变化，线圈B中有感应电流 20 面积变化 磁感应强度变化 磁感应强度变化 二、产生感应电流的条件 产生感应电流的条件： （1）闭合回路（2）磁通量发生变化 大量实验表明，产生感应电流的条件使闭合回路中磁通量发生变化，法拉第当年做的实验更为艰辛，更为复杂，他的研究是一个从无到有的过程。这种锲而不舍的科学探究精神值得我们学习。 21 电磁感应现象的应用—发电机 三、电磁感应现象的应用 电磁感应现象深刻的改变了人类的生产和生活方式，在日常生活总有广泛的应用。左图为法拉第的发电机，1831年一次报告会上，法拉第当众表演了实验，他手摇手柄使铜盘在磁极之间旋转，电流表指针随之摆动，这就是最古早的发电机，当时有一位贵妇人取消：先生，您发明的东西有什么用？法拉第平静的回答：夫人，新生的婴儿又有什么用？如今婴儿已经长成巨人，右图是三峡发电机组，是我国最重要的清洁能源生产基地，日常发电量最高可达五亿千万时，相当于满足500个家庭一个月的用电量，为国民经济发展提供了强大的电力保障。 22 三、电磁感应现象的应用 生活中还有其他应用，其中汽车的防抱死系统，简称ABS系统，,其核心器件是轮速传感器 23 三、电磁感应现象的应用 轮速传感器示意图 铁质齿轮P与车轮同步转动，它的右侧有一个绕着线圈的磁铁，当每个齿轮在接近和离开磁铁时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，再由电流检测器D检测，发送到车载的电子控制模块，从而实现控制车轮运动的功能。 24 隔空“取电” 下面老师再来表演一个魔术，叫做隔空取电。请大家仔细观察，请同学们说一下它的原理 25 无线充电 三、电磁感应现象的应用 最近几年手机的无线充电技术飞速发张，很多普通人已经可以使用，它是怎么做到的哪？手机和充电器都内置线圈，充电器的线圈产生变化磁场，使手机内的线圈产生感应电流，就可以实现无线充电了。无线充电还可以应用在医疗领域，能够在不损害身体的情况下给植入身体的医疗装置充电，这种充电方式安全可靠方便，未来将在更多领域使用 26 课堂小结 二、思想方法 三、态度责任 一、知识结构 学习法拉第坚持理想信念、不畏艰辛、勇于探索的科学精神，了解电磁感应现象在生活和科技前沿的应用 电磁感应现象 感应电流 产生感应电流的条件：穿过闭合导体回路的磁通量变化 实验探究法，类比法 27 学以致用：趣味生活小实验 地球也有磁场，可以利用地磁场发电吗？请同学们思考一下，课后设计一个小实验，观察利用地磁场生电现象。 首先我们看两个实验——实验一：操场上两名同学摇绳，绳子是由多根导线绕制成的，导线两端与电流表连接，形成闭合回路。摇绳时电流表指针摆动。 28 电磁感应现象 年 级：高二年级 学 科：物理（粤教版） 主讲人： 学 校：**** 同学们大家好，前面我们初步认识了磁现象和磁场，学习了磁感应强度和磁通量的概念，今天我们学习电磁感应现象 29 $$