第2节 电磁感应现象及其应用-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦电磁感应现象及其应用，系统梳理磁通量的概念、计算及单位，深入解析电磁感应现象和感应电流产生条件，结合计算机磁盘、无线充电、动圈式话筒等应用实例，构建从基础概念到规律再到实际应用的学习支架。 资料以核心素养为导向，通过实验探究感应电流条件培养科学探究能力，结合磁通量计算例题与针对练提升科学思维，融入电磁感应发现史渗透科学态度与责任。课中辅助教师引导学生实验分析，课后通过判断正误、实景链接等帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第2节　电磁感应现象及其应用 【核心素养目标】 物理观念 知道磁通量的概念、电磁感应现象及产生感应电流的条件。 科学思维 能进行磁通量的相关计算，理解产生感应电流的条件，能处理相关的问题。 科学探究 通过实验探究产生感应电流的条件，学会归纳总结法。 科学态度与责任 了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。 一、磁通量 1．磁通量 (1)定义：磁感应强度B与面积S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量。 (2)计算公式：Φ＝BS，此公式的适用条件： ①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。 (3)单位：在国际制单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2。 (4)磁通量是一个只用大小就能描述的物理量，是标量。 2．磁通密度：磁感应强度又称磁通密度，B＝，其中Sn为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁通量。 二、电磁感应现象 1．电磁感应现象：因闭合回路的磁通量变化而产生电流的现象称为电磁感应。 2．感应电流：由电磁感应产生的电流称为感应电流。 三、电磁感应的应用 1．计算机磁盘与磁记录 计算机磁盘在录制时，磁头产生的磁场随数字信息而改变，当磁性盘片转动时，变化的磁场将磁盘上的磁性材料磁化，就记录下相应的磁信号。读取信息时，磁盘再次通过磁头，电磁感应使磁头产生的电流与录制时的电流一致，从而获得录制的信息。 2．无线充电 无线充电时，充电座和手机分别内置线圈，当手机放在充电座上时，充电座的线圈产生变化磁场，使手机的线圈产生感应电流，感应电流经转换变为直流电后便能给手机电池充电了。 3．动圈式话筒 话筒是把声音转变为电信号的装置，动圈式话筒由膜片、线圈、永磁体等构成。当人对着话筒讲话时，声波使金属膜片振动，连接在膜片上的线圈(音圈)随之在永磁铁的磁场里振动，从而产生感应电流。感应电流的大小和方向不断发生变化，这种带有声音信号的感应电流经扩音器放大后，扬声器就能放出被放大的声音了。 学生用书第121页 1．判断正误 (1)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。(　　) (2)将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等。(　　) (3)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零。(　　) (4)磁只能用来记录声音和影像。(　　) (5)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　 2．链接实景 如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其所围面积增大，则金属导线中是否有感应电流？ 提示：当拉大弹簧所围面积时，磁铁内部的磁场的磁通量不变，而磁铁外部的磁场的磁通量却增大，故所围面积的磁通量减小，回路中有感应电流。 知识点一　磁通量的理解与计算 (1)如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′，则通过面积S的磁通量是多大？ (2)若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁通量是否增大？ 提示：(1)BS′；(2)B增大时，通过面积S的磁通量增大。 1．对磁通量的理解 (1)磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。 (2)磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正、负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。 2．磁通量的计算 (1)匀强磁场，磁感线与平面垂直时：Φ＝BS。 (2)匀强磁场，磁感线与平面不垂直时：Φ＝BS sin θ，公式中的θ是平面与磁感线的夹角，S sin θ是平面在垂直于磁感线方向的投影面积。 (3)若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过，穿过正向的磁通量为Φ1，反向的磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝－Φ2。 3．磁通量的变化 大致可分为以下几种情况 (1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化。如图(a)所示。 学生用书第122页 (2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化。如图(b)所示。 (3)磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。如图(c)所示。 如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为多少？若使框架绕OO′轴转过60˚角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90˚角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过180˚角，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？ 答案：BS　BS　0　2BS 解析： 在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS。当线框绕OO′轴转过60˚时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示。 Φ＝BS⊥＝BS·cos 60˚＝BS。 转过90˚时，线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行， Φ＝0。 线框转过180˚时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了。 因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS， ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS。 即磁通量变化了2BS。 磁通量Φ＝BS的计算要注意以下两点 1．S是指闭合回路中的有效面积。如图所示。若闭合回路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1＞S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，则穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。 2．磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响，同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式时，不必考虑线圈匝数n。　　 针对练．如图所示，长直导线中通有向上的恒定电流，矩形线框与长直导线共面，线框在位置1和位置2时穿过线框的磁通量分别为Φ1、Φ2，位置1处磁场方向及Φ1、Φ2大小关系正确的是(　　) A．垂直于线框平面向里，Φ1>Φ2 B．垂直于线框平面向里，Φ1<Φ2 C．垂直于线框平面向外，Φ1>Φ2 D．垂直于线框平面向外，Φ1<Φ2 答案：D 解析：根据安培定则，可知导线左侧磁场方向垂直纸面向外，结合长直导线产生的磁场特点，可知线框在位置2更靠近导线，磁感应强度B更大，根据Φ＝BS，可知在位置2磁通量更大，即Φ1<Φ2。故选D。 知识点二　电磁感应现象的理解 如图所示，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，当条形磁铁向右运动时，电流计的指针是否发生偏转？当线圈向左运动时，电流计的指针是否发生偏转？ 提示：条形磁铁向右运动时，电流计的指针偏转，线圈向左运动时，电流计的指针偏转。 1．感应电流产生条件的理解 (1)不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流。 (2)只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 2．ΔΦ与Φ的区别 ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。 学生用书第123页 3．感应电流的产生判断流程 (1)先确定研究的是闭合电路。 (2)再清楚电路内的磁场分布，并确定该电路磁通量Φ。 如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是(　　 ) 答案：C 解析：利用安培定则判断直导线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直导线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱。所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流；B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流；C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生；D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为ΦD＝Φ出－Φ进＝0，即使切断导线中的电流，ΦD也始终为0，D中不可能产生感应电流，故C符合题意。 下列家用电器中，利用电磁感应原理进行工作的是(　　) A．电吹风 B．电冰箱 C．电饭煲 D．电话机 答案：D 解析：电吹风主要部件是电动机和电热丝，电动机是利用通电导线在磁场中受力工作的，电热丝是利用电流的热效应工作的，没有利用电磁感应现象，故A错误；电冰箱主要靠压缩机进行工作的，压缩机实际上是一个电动机，电动机是利用通电导线在磁场中受力工作的，没有利用电磁感应现象，故B错误；电饭煲是利用电流的热效应工作的，故C错误；电话机利用了电磁感应原理，故D正确。故选D。 理解感应电流产生条件 1．在闭合回路中是否产生感应电流，取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不取决于穿过回路磁通量的大小。 2．闭合回路的部分导体做切割磁感线运动是引起回路磁通量变化的具体形式之一。但闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时，不一定总会引起闭合回路的磁通量变化。如图所示，矩形线框abcd在范围足够大的匀强磁场中，在垂直磁场的平面内向右平动，虽然ad、bc边都切割磁感线，但磁场穿过回路abcd的磁通量没有变化，因而没有产生感应电流。 针对练1．在如下所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是(　　 ) A．甲和乙 B．甲和丙 C．乙和丁 D．丙和丁 答案：A 解析：甲中磁通量周期性变化，乙中磁通量减小，丙中磁通量为0且不变，丁中磁通量始终不变，故能产生感应电流的是甲和乙，A正确。 针对练2．(多选)超导是当今高科技的热点，当一块磁铁靠近超导体时，超导体会产生强大的电流对磁体有排斥作用，这种排斥力可以使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就是采用了这种技术。磁悬浮的原理是(　　 ) A．超导体电流的磁场方向与磁体相同 B．超导体电流的磁场方向与磁体相反 C．超导体使磁体处于失重状态 D．超导体产生的磁力与磁体重力平衡 答案：BD 解析：由题目信息知，磁体因受电流磁场的排斥力而悬浮，电流磁场如果等效为条形磁体，则据同名磁极相斥可知超导体电流的磁场方向与磁体相反。悬浮时，磁体处于受力平衡状态，即磁体受到的磁场力与磁体重力平衡。故选项B、D正确。 学生用书第124页 1．下列物理现象属于电磁感应的是(　　 ) A．通电导线周围产生磁场 B．录音机录制声音时使电流信号录入磁带 C．磁带经过录音机的磁头时，还原出电流信号 D．电流经过导体时导体发热 答案：C 解析：导线通电后能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错误；录音机使电流信号录入磁带，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故B错误；磁带经过录音机的磁头时，还原出电流信号，线圈在磁场中磁通量变化，导致电路中产生感应电流，是电磁感应现象，故C正确；电流经过导体时导体发热，这是电流的热效应，不是电磁感应现象，故D错误。 2．下列关于磁通量的说法正确的是(　　 ) A．磁通量不仅有大小，而且有正负，所以磁通量是矢量 B．磁通量大的地方，磁场一定强 C．穿过某面的磁感线条数越多，磁通密度越大 D．某截面的面积发生变化，磁通量可能不变 答案：D 解析：磁通量虽然有正负之分，但正负不表示方向，其运算不符合平行四边形定则，故磁通量是标量，A错误；穿过某面的磁感线条数越多，磁通量越大，但磁通量与磁感应强度、平面的面积和磁场与平面的夹角都有关系，所以磁场越强，磁通密度不一定越大，B、C错误；截面的面积发生变化，若磁感应强度和磁场与面的夹角也发生变化，磁通量可能不变，D正确。 3．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是(　　 ) A．位于磁场中的闭合线圈一定会产生感应电流 B．闭合线圈平行磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流 C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 D．闭合线圈垂直磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流 答案：C 解析：位于磁场中的闭合线圈，只有磁通量发生变化，才一定会产生感应电流，故A错误；闭合线圈平行磁感线运动时，闭合电路中磁通量没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故B错误；穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，磁通量一定发生变化，则闭合电路中一定有感应电流，故C正确；导体做切割磁感线运动，不一定有感应电流产生，只有当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时才有感应电流产生，故D错误。 4．(多选)下列关于磁记录的说法正确的是(　　 ) A．计算机的硬盘是利用磁记录原理来工作的 B．DVD光盘是利用磁记录原理来刻录信息的 C．录音机录音利用了电流的磁效应 D．录音带会被磁铁吸起来 答案：ACD 解析：选项B中DVD光盘是利用激光在存储介质上“烧”出不同的痕迹来记录信息的，故B项不是磁记录。A、C、D选项正确。 5．被人们誉为“天眼之父”的物理学家南仁东主持设计制造的球面射电望远镜(FAST)，是世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”的直径为D，其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分别为B1、B2，则(　　) A．B、B1、B2三者满足B＝B1＋B2 B．穿过“眼眶”的磁通量大小为B2πD2 C．在地球自转90˚的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为0 D．在地球自转180˚的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为BπD2 答案：C 解析：由于两分量相互垂直，由矢量运算法则可知B＝，故A错误；穿过“眼眶”的磁通量大小为Φ＝B2S⊥＝，故B错误； 地磁场和“眼眶”相对地球表面静止，所以在地球自转过程中穿过“眼眶”的磁通量不变，故C正确，D错误。故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $