第十三章 3 电磁感应现象及应用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦电磁感应现象及应用核心知识点，以奥斯特电流磁效应为基础，衔接法拉第“磁生电”发现，系统梳理磁通量变化的三种情况，归纳感应电流产生的条件，构建从现象到本质再到应用的学习支架。 资料通过实验探究（如导体切割磁感线等三个实验）引导学生观察磁通量变化，培养科学探究能力，结合例题（如判断线圈运动时磁通量变化）和对点练，运用科学推理深化理解，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

3　电磁感应现象及应用 [学习目标]　1.知道什么是电磁感应现象。2.通过实验探究感应电流产生的条件(重难点)。 3.了解电磁感应现象的应用。 一、划时代的发现 1．奥斯特发现了电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的。 2．1831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，从而发现了“磁生电”现象，他认为“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 3．法拉第把这些“磁生电”现象定名为电磁感应，这些现象中产生的电流叫作感应电流。 二、磁通量变化的几种情况 1．磁感应强度B不变，有效面积S发生变化。如图(a)所示。 　 2．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。 例1　(多选)闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是(　　) 答案　AB 解析　选项A中，线圈转动时，穿过线圈的磁通量一直在变化，故A正确；选项B 中，由于离通电导线越远，磁感应强度越小，故线圈在向右运动时，磁通量在减小，故B正确；选项C中，由于磁感线方向与线圈平行，故磁通量一直为零，没有变化，故C错误；选项D中，线圈转动中，穿过线圈的磁感线条数不变，故磁通量不变，故D错误。 三、产生感应电流的条件　电磁感应现象的应用 1．实验：探究感应电流产生的条件 (1)实验一：如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。(均选填“有”或“无”) (2)实验二：如图所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。(均选填“有”或“无”) (3)实验三：如图所示，将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表中无电流通过。(均选填“有”或“无”) (4)归纳总结： 实验一中：导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。 实验二中：磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。 实验三中：开关闭合、断开或滑动变阻器的滑片移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流。 三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。 2．产生感应电流的条件：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。 3．电磁感应现象的应用 生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 例2　在“探究法拉第电磁感应现象”实验中，某同学已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路连接好，如图所示。 (1)请使用两根导线，将电路补充完整。 (2)此实验中使用的电表应是________。(填选项前的字母) A.灵敏电流计 B.大量程的电压表 C.倍率适宜的电阻表 (3)正确选择电表和连接电路后，开始实验探究。下列说法正确的是________。 A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都不会引起电表的指针偏转 B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均会偏转 C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度 D．开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转 答案　(1)见解析图　(2)A　(3)BD 解析　(1)将电池组、开关、滑动变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电表与线圈B串联成另一个回路，实物图如图所示。 (2)本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生，故选A。 (3)开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，都会引起电表的指针偏转，故A错误；线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量都会发生变化，线圈B中会产生感应电流，电表的指针均会偏转，故B正确；开关闭合后，只要滑动变阻器的滑片P移动，不论是加速还是匀速，穿过线圈B的磁通量都会变化，都会有感应电流产生，电表的指针都会偏转，故C错误，D正确。 四、感应电流产生条件的理解 1．判断有无感应电流时必须明确的关键点 (1)观察导体回路是否闭合； (2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化。 2．判断有无感应电流的方法和注意事项 (1)能否产生感应电流，取决于穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化，而不是磁通量的大小。 (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。 (3)可充分利用磁感线进行定性判断，即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化。 (4)对于立体图的磁通量变化情况，要先转化为平面图，再分析磁感线的分布及变化情况。 例3　下列各图中能产生感应电流的是(　　) 答案　D 解析　闭合线圈绕平行于匀强磁场的转动轴匀速转动，穿过闭合线圈的磁通量始终为零，因此闭合线圈中无感应电流，故A错误；条形磁体插入有开口的圆环，由于圆环未闭合，因此圆环中无感应电流，故B错误；闭合线圈与条形磁体在同一平面并在远离磁体，磁感线与线圈平面平行，穿过闭合线圈的磁通量始终为零，闭合线圈中无感应电流，故C错误；平行金属导轨上，两根金属棒与导轨构成闭合回路，当向相反方向运动时，闭合回路面积增大，即穿过闭合回路的磁通量增大，回路中将产生感应电流，故D正确。 针对训练　如图所示的装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中不产生感应电流的是(　　) A．开关S接通的瞬间 B．开关S接通后，电路中电流稳定时 C．开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 D．开关S断开的瞬间 答案　B 解析　将开关突然接通的瞬间，线圈产生的磁场从无到有，穿过铜质闭合线圈A的磁通量增大，产生感应电流，故A不符合题意；线圈中通以恒定的电流时， 线圈产生恒定的磁场，穿过铜质闭合线圈A的磁通量不变，没有感应电流产生，故B符合题意；接通后，使变阻器的滑片滑动时，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜质闭合线圈A的磁通量变化，产生感应电流，故C不符合题意；将开关断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜质闭合线圈A的磁通量减小，产生感应电流，故D不符合题意。 例4　法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示，把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，在长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针，下列有关实验现象的说法中正确的是(　　) A．只要线圈A中电流足够大，小磁针就会发生偏转 B．线圈A闭合开关电流稳定后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针偏转 C．线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转 D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转 答案　C 解析　小磁针会不会偏转取决于线圈B中有没有电流，而线圈B中有没有电流取决于穿过线圈B的磁通量是否发生变化，当线圈A中电流足够大，但不变化时，线圈B中无感应电流，小磁针不会发生偏转，A错误；当线圈A闭合开关电流稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，所以小磁针也不会发生偏转，故B错误；线圈A和电池接通或断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以线圈B中有感应电流，则小磁针会偏转，故C正确，D错误。 课时对点练　 [分值：60分] [1～7题，每题4分] 考点一　划时代的发现 1．(多选)(2024·台州市书生中学期末)从1822年至1831年的近十年时间里，法拉第心系“磁生电”。在他的研究过程中有两个重要环节：(1)敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；(2)通过大量实验，将“磁生电”(产生感应电流)的情况概括为五种：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁体、在磁场中运动的导体。结合你学过的相关知识，试判断下列说法正确的是(　　) A．环节(1)提出“磁生电”思想是受到了奥斯特的“电流磁效应”的启发 B．环节(1)提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释 C．环节(2)中五种“磁生电”条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化” D．环节(2)中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”这一条件 答案　AC 解析　法拉第敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想，是受到了奥斯特的“电流磁效应”的启发，故A正确，B错误；环节(2)中五种“磁生电”条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”，故C正确，D错误。 考点二　磁通量变化情况的判断 2.如图所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同、方向如图所示的电流，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，应切断的电流是(　　) A．i1 B．i2 C．i3 D．i4 答案　D 解析　根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内产生的磁场方向，可知只有i4中电流产生的磁场垂直于纸面向外，则要使磁通量增加，应切断i4，故选D。 3.(2024·嘉兴市高二检测)如图所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ，已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等，虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等，现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则(　　) A．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变 B．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ C．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化大小为零 D．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变 答案　B 解析　将线圈由实线位置Ⅰ移到题图所示虚线位置Ⅱ时，由通电直导线产生的磁场分布可知，线圈在实线位置Ⅰ的合磁场方向向外，而在虚线位置Ⅱ的合磁场方向向里，且这两个位置对应的磁场强弱也不相同，故磁通量大小发生变化，故A错误；虚线位置Ⅲ在两导线之间且与两直导线的距离相等，磁通量为零，将线圈由实线位置Ⅰ移到题图所示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ，故B正确；题图所示虚线位置Ⅳ的磁场方向垂直纸面向里，而实线位置Ⅰ的磁场方向垂直纸面向外，两个位置磁通量大小相等，所以将线圈由实线位置Ⅰ移到题图所示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化大小为2Φ，故C错误；Ⅴ离左边直导线的距离与Ⅰ离右边直导线的距离相等，即左边直导线在Ⅴ处的磁通量与右边直导线在Ⅰ处的磁通量大小相等，方向也相同，但左边直导线在Ⅰ处的磁通量与右边直导线在Ⅴ处的磁通量方向相反，故将线圈由实线位置Ⅰ移到题图所示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小发生变化，故D错误。 考点三　产生感应电流的条件 4．在电磁感应现象中，下列说法正确的是(　　) A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流 B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流 C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流 D．闭合线圈在磁场内做切割磁感线运动，线圈内一定会产生感应电流 答案　C 解析　导体相对磁场运动，若运动方向平行于磁场、没有形成闭合回路，导体内不会产生感应电流，A错误；导体做切割磁感线运动，若没有形成闭合回路，导体内就不会产生感应电流，B错误；穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，C正确；闭合线圈在磁场内做切割磁感线运动，只要磁通量不变，就不会产生感应电流，D错误。 考点四　有无感应电流的判断 5．(2024·湖州市高二期末)下列给出了四幅与感应电流产生条件相关的情景图，判断正确的是(　　) A．图甲，水平直导线中电流逐渐减小时，其正下方的水平金属圆线圈中无感应电流 B．图乙，正方形金属线圈以虚线为轴匀速转动时，线圈中无感应电流 C．图丙，矩形导线框以其任何一条边为轴转动时，线框中都有感应电流产生 D．图丁，正方形导线框加速离开同一平面内的条形磁体时，线框中有感应电流产生 答案　A 解析　图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直导线中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使减小通过导线电流，圆线圈中的磁通量也不会发生变化，不会有感应电流产生，故A正确；图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，穿过线圈的磁通量会发生变化，会产生感应电流，故B错误；图丙闭合导线框以左边或右边为轴在匀强磁场中旋转时，线圈中的磁通量始终为零保持不变，闭合导线框中不会有感应电流，故C错误；图丁正方形导线框加速离开同一平面内的条形磁体时，线圈中的磁通量始终为零保持不变，闭合导线框中不会有感应电流，故D错误。 6．(多选)(2024·浙江精诚联盟高二联考)下列图示中的闭合金属线圈始终全部处在匀强磁场中运动，无感应电流产生的是(　　) A．甲图中线圈水平向右匀速运动到图示位置 B．乙图中线圈绕OO′匀速转动到与磁感线垂直的图示位置 C．丙图中线圈绕OO′匀速转动到图示位置 D．丁图中线圈绕OO′匀速转动到与磁感线平行的图示位置 答案　AC 解析　题图甲中线圈水平向右匀速运动到图示位置，运动过程中线圈的磁通量一直为零，磁通量保持不变，线圈中没有感应电流产生，故A正确；题图乙中线圈绕OO′匀速转动到与磁感线垂直的图示位置，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故B错误；题图丙线圈绕OO′匀速转动到图示位置，线圈转动过程中，线圈的磁通量一直为零，线圈中没有感应电流产生，故C正确；题图丁中线圈绕OO′匀速转动到与磁感线平行的图示位置，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故D错误。 7.某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。如果线圈A中电流i随时间t的关系有如图所示的A、B、C、D四种情况，那么在t1到t2这段时间内，四种情况中线圈B中没有感应电流的是(　　) 答案　D 解析　通过A的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过B的磁通量发生变化，才能产生感应电流，由图示可知，在t1到t2这段时间内，A、B、C图中线圈A中的电流均发生变化，线圈B中会产生感应电流，而D图中电流不变，在线圈B中不产生感应电流，故选D。 [8～12题，每题5分] 8.(多选)如图所示，是一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁体的N极附近竖直下落，整个下落过程中线圈保持水平，由图中的位置A经过位置B到位置C，这三个位置都靠得很近且位置B刚好在条形磁体的中心轴线上。在这个过程中，下列说法正确的是(　　) A．由位置A到位置B，线圈内不产生感应电流 B．由位置A到位置B，线圈内产生感应电流 C．由位置B到位置C，线圈内产生感应电流 D．由位置B到位置C，线圈内不产生感应电流 答案　BC 解析　如图所示，作出线圈下落过程示意图，由图可知，从位置A到位置B的过程中，从线圈下面向上穿过线圈的磁通量减少(B位置时，Φ＝0)；而从位置B到位置C时，从线圈上面向下穿过线圈的磁通量增加，故由位置A到位置B和由位置B到位置C的两个过程中，穿过线圈的磁通量都发生变化，线圈中都会产生感应电流，故B、C正确，A、D错误。 9.(2024·浙江强基联盟高二检测)如图所示，矩形线圈ABCD位于通有电流I的长直导线附近，下列各种情况下，矩形线圈中不会产生感应电流的是(　　) A．矩形线圈向右运动 B．使电流I增大 C．矩形线圈以AB边为轴转动 D．矩形线圈以长直导线为轴转动 答案　D 解析　通电直导线周围产生磁场，感应电流的产生条件为穿过矩形线圈的磁通量发生变化。矩形线圈向右运动，会使穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故A错误；使电流I增大，会使穿过线圈的磁通量变化，会产生感应电流，故B错误；矩形线圈以AB边为轴转动，会使穿过线圈的磁通量变化，会产生感应电流，故C错误；矩形线圈以长直导线为轴转动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，故D正确。 10.(多选)如图所示，两根直导线通以相同的电流后平行放置于水平桌面上，一矩形线圈abcd从A位置运动到对称的B位置过程中，下列说法正确的是(　　) A．在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下 B．在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下 C．从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大 D．从A到B穿过线圈的磁通量一直增大 答案　BC 解析　根据安培定则，可知左侧导线在右侧产生的磁感线方向向下，右侧导线在左侧产生的磁感线方向向上，可知，在两根导线之间中线位置的磁感应强度为0，两导线之间的区域，中线左侧磁场方向向下，中线右侧磁场方向向上，可知在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上，在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下，A错误，B正确；根据上述可知，从左往右，磁感应强度先减小后增大，则从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大，C正确，D错误。 11.如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　　) A．使螺线管在线圈a所在平面内转动 B．使螺线管中的电流发生变化 C．使线圈a以MN为轴转动 D．使线圈a以与MN垂直的直径为轴转动 答案　D 解析　题图所示位置，线圈a所在平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，当按A、B、C所述方式变化时，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流；按D所述方式变化时，由于线圈a与磁场夹角变化引起穿过线圈a的磁通量变化，能够使线圈a产生感应电流，故选D。 12.(2024·嘉兴市海盐第二中学高二检测)如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，下述过程中能使线圈产生感应电流的是(　　) A．以bc为轴转动45° B．以ad为轴转动45° C．线圈向下平移 D．线圈向上平移 答案　B 解析　以bc为轴转动45°，则穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；以ad为轴转动45°，则穿过线圈的磁通量减小，线圈中会产生感应电流，选项B正确；线圈向下平移或向上平移，则穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项C、D错误。 13.(多选)如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称地放置，两直导线中的电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大且变化量相同时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是(　　) A．线圈a中有感应电流 B．线圈b中有感应电流 C．线圈c中无感应电流 D．线圈d中无感应电流 答案　AD 解析　由安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在第Ⅰ、Ⅲ象限中方向均相同，当两直导线中的电流都增大时，穿过线圈a、c的磁通量增大，产生感应电流，选项A正确，C错误；利用对称性和安培定则可判断出两通电直导线产生的磁场在第Ⅱ、Ⅳ象限中方向均相反，且穿过线圈b、d的磁通量为零，当两直导线中的电流都增大且变化量相同时，穿过线圈b、d的磁通量仍为零，线圈b、d中无感应电流，选项B错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $