电磁感应现象及应用 专题复习课件 -2027届高考物理一轮复习

第十三章 电磁感应与电磁波初步 3 电磁感应现象及应用 1 知识点1 划时代的发现 基本点 1.电磁感应的探索历程#1 开端 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电现象和磁现象之间存在着必然的联系， 拉开了研究电与磁联系的序幕 过程 奥斯特实验激发了人们对“磁生电”的探索热情，法国物理学家菲涅耳、安培和瑞士科学家科拉顿、美 国科学家亨利先后设计实验探索“磁生电”，但都没有成功 知识梳理 2 结果 英国物理学家法拉第经过十年不懈探索，在1831年第一次发现了“磁生电”现象，并从中领悟到“磁生 电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应.法拉第经过实验，总结了“磁生电”的条件，引领人 类社会进入了电气化时代 拓展1 ___________________1法拉第心系“磁生电” _____________________________________ 续表 3 图解1 1法拉第“磁生电”实验#1.2 法拉第试图用恒定电流产生的磁场来观察在某个电路中是否产生电流，多次失败后，法拉第终于发现了“磁生电” 现象：如图所示，把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”，在给一个线圈通 电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流. 4 2.引起“磁生电”的原因 3.电磁感应的定义：“磁生电”的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流. 4.发现电磁感应的意义 （1）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. （2）电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的方法. 求甚解 对电磁感应的理解 （1）电流的磁效应与电磁感应是两种关系相反的现象，区别这两种现象的关键是看电流是条件还是结果． （2）电磁感应的实质是其他形式的能转化为电能的过程. 5 知识点2 产生感应电流的条件 重点 实验：探究感应电流产生的条件 实验 目的 探究感应电流产生的条件，即明确在什么情况下闭合回路中会产生感应电流 实验 名称 探究1：导体棒（闭合回路的一 部分）在磁场中运动是否产生感 应电流 探究2：磁体在线圈中运动是 否产生感应电流 探究3：模仿法拉第的实验 图示 6 实验：探究感应电流产生的条件 现象 导体棒静止或平行于磁感线 运动时，无感应电流产生； 导体棒切割磁感线运动时， 有感应电流产生 当磁体与线圈相对静止时，线圈 中无电流；当磁体插入线圈或从 线圈中抽出时，线圈中有电流 开关闭合或断开瞬间，测试电路中有 电流；开关闭合后，测试电路中无电 流；开关闭合后，移动滑动变阻器滑 片的过程中，测试电路中有电流 分析 磁场的强弱不变，但导体棒 做切割磁感线运动使闭合回 路包围的磁场面积发生了变 化，穿过回路的磁通量变 化，有感应电流产生 将磁体插入或抽出线圈的过程 中，线圈中的磁场强弱发生了变 化，从而改变了穿过回路的磁通 量，线圈中有感应电流产生 开关闭合或断开瞬间，以及保持开关 闭合并改变滑动变阻器的滑片位置 时，线圈中的电流变化，线圈 中 的磁场发生了变化，穿过线圈 的磁 通量也发生了变化，线圈 中有感应 电流产生 续表 7 实验：探究感应电流产生的条件 数据 处理 （1）记录每次实验中灵敏电流计的指针偏转情况，若有偏转则说明产生了感应电流，若无偏转则说 明没有产生感应电流. （2）分析不同实验条件下磁通量的变化情况，与感应电流的产生建立联系 实验 结论 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合回路中就产生感应电流 注意 事项 （1）连接电路时要确保各元件连接正确，避免短路和断路. （2）操作过程中要轻拿轻放实验器材，避免损坏. （3）观察实验现象时，要注意指针的偏转方向和角度，以便准确判断感应电流的方向和大小 续表 8 划重点 导体回路闭合、磁通量变化，是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可. 闭合导体回路中磁通量的大小不是产生感应电流的条件. 理解1 1如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么无论有多大，也不会产生感应电流.如图，在匀 强磁场（足够大）中水平拉动闭合线圈，穿过线圈的磁通量不改变，线圈中无感应电流.#1.2.1 感应电流有无的判断 判断电路中是否产生感应电流，关键是要分析穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化.分析磁通量是否发 生变化，就必须要弄清楚相关磁场的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需将立体图转换为平面图，如俯 视图、侧视图等. 9 知识点3 电磁感应现象的应用 基本点 1.电磁感应现象中的能量转化 当在闭合回路中产生感应电流时，电流做功，消耗电能，根据能量守恒定律可知，有其他形式的能转化为 电能. 导体做切割磁感线运动，在电路中产生感应电流，该导体的机械能转化为电能. 理解2 2 如图所示，线圈Ⅰ中有变化的电流通过时，在铁芯中产生变化的磁场，这个变化的 磁场通过线圈Ⅱ时在其闭合回路中产生了感应电流．这个过程中，线圈Ⅰ中的电能转化成了铁 芯中的磁场能，然后铁芯里的磁场能又转化成了线圈Ⅱ中的电能．此处的转化并不像导线导电 一样直接，而是一个间接的转移，磁场仅起到了能量传输的作用． 2.电磁感应现象的应用 生产中广泛使用的变压器、发电机等是根据电磁感应制造的.生活中很多电器的工作原 理都应用到电磁感应现象，如动圈式话筒、电视机、手机、录音机、电磁炉等.下面对动圈 式话筒和电磁炉的工作原理进行简单分析. 10 3.电磁感应现象的应用实例 （1）动圈式话筒：话筒是把声音信号转变为电信号的装置，动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的，当声 波使金属膜片振动时，连接在膜片上的音圈也随着一起振动，音圈在永久磁体的磁场里振动，其中就会产生感 应电流，感应电流的大小和方向都变化，其振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器， 从扬声器中就发出放大的声音. （2）电磁炉：电磁炉的炉面一般是耐热陶瓷板，陶瓷板下面的铜制线圈接入大小和 方向都变化的电流以后，产生变化的磁场，金属锅的底部在变化的磁场中产生环状的感应 电流，让锅底快速发热，从而对食物进行加热. 11 能力进阶 重难点1 电磁感应现象的发现及认识 重点 1.电磁感应现象的本质 电磁感应现象的本质是磁场和电场之间的相互转化.当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，在回路中会 产生感应电动势，这个电动势会驱动自由电子在电路中移动，从而形成感应电流. 2.电磁感应现象的发现 法拉第于1831年发现了电磁感应现象. 重难点突破 12 例1 [河南信阳高级中学2026开学考试] （多选）对下图所示的实验或装置，分析正确的是( ) ACD 甲 乙 丙 丁 A.图甲，动圈式话筒的工作原理是“磁生电” B.图乙，只有铁屑分布较多的地方才有磁场 C.图丙，接通电源，导体会受到磁场的作用力 D.图丁，根据电流方向，可判定螺线管的上端为 极 【解析】动圈式话筒的工作原理是膜片振动带动线圈，线圈在磁场中运动产生电流，即“磁生电”,故A正确；永 磁体周围空间中处处存在磁场，故B错误；接通电源后，导体内有电流，且与磁场方向垂直，所以会受到磁场 的作用力，故C正确；根据右手螺旋定则可知，螺线管的上端为 极,故D正确. 13 重难点2 产生感应电流的条件及判断 重点 产生条件 （1）闭合导体回路：必须有一个闭合的导电回路，这样才能形成电流的通路. （2）磁通量变化：改变磁场的强度、方向或分布，改变闭合导体 回路的面积，改变磁场与闭合导体回路的夹角都会引起磁通量的变化. 14 例2 [福建宁德2026高三下期末] （多选）下列过程中能产生感应电流的是( ) BD 甲 乙 丙 丁 A.甲图，匀强磁场中的圆形线圈从实线位置向右平移到虚线位置 B.乙图，半圆形线圈从实线位置逆时针旋转到虚线位置 C.丙图，导体棒 沿磁感线所在直线向上平移一小段距离 D.丁图，通电直导线旁的导线框 垂直纸面向纸内平移 15 【解析】甲图，匀强磁场中的圆形线圈从实线位置向右平移到虚线位置，穿过线圈的磁通量不发生变化，所以线 圈中没有感应电流，故A错误；乙图，半圆形线圈从实线位置逆时针旋转到虚线位置，穿过线圈的磁通量减少，所 以线圈中有感应电流，故B正确；丙图，导体棒 沿磁感线所在直线向上平移一小段距离，穿过回路的磁通量不发 生变化（注意：导体棒沿磁感线运动，实际不切割），所以回路中没有感应电流，故C错误；丁图，通电直导线旁 的导线框 垂直纸面向纸内平移，穿过导线框的磁通量减少，所以导线框中有感应电流，故D正确. 16 高分突破 重难点3 对导体切割磁感线的理解 拓展点 在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： （1）导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”，就不能说切割.如图所示， 甲、乙两图中，导体棒运动时“切割”磁感线；而图丙中，导体棒的速度方向与 磁场方向相同，导体棒运动时没有“切割”磁感线；图丁中，导体棒垂直纸面向里运动，也没有“切割”磁感线． 17 （2）即使是闭合回路的部分导体“切割”了磁感线，也不一定就能产 生感应电流. ①用磁通量变化判断是否产生感应电流，如图甲所示，尽管线框的 ②用磁感线条数变化判断是否产生感应电流，如图丁所示，线框 的一部分在匀强磁场中向上平动，尽 管是部分切割，但穿过线框的磁感线条数不变，通过闭合线框的磁通量不变，在线框中没有感应电流. 由以上讨论可知，导体切割磁感线不是导体中产生感应电流的充分条件，归根结底还是要看穿过闭合回路 的磁通量是否发生变化. 左右两端的导体“切割”了磁感线（匀强磁场），但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，线框中没有感应电流； 如图乙所示，线框的左端导体“切割”磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；如图丙所示， 闭合线框在非匀强磁场中运动，“切割”了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流. 18 例3 [山东临沂2026高三下月考] （多选）如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平 面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒、，与导轨接触良好.金属棒、 的运动速度分别是 、，方向如图，且回路中有感应电流产生，则与 的大小关系可能为( ) AB A. B. C. D.、 任意关系都可以 【解析】（思路：由金属棒的运动确定磁通量的变化）只要金属棒、 的运动速度不相等，穿过回路的磁通 量就会发生变化，闭合回路中就会产生感应电流，故A、B正确，C、D错误. 19 考点1 感应电流有无的判断 考频 例1 [北京2026·3] 下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是( ) A A.图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移 B.图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C.图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D.图（d）中，圆环向条形磁铁 极平移 高考考点 20 【解析】不产生感应电流的条件为穿过闭合回路的磁通量不发生变化. 选项 分析 结论 A 题图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移 穿过圆环的磁通量不变 √ B 题图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 穿过圆环的磁通量变化 × C 题图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 穿过圆环的磁通量变化 × D 题图（d）中，圆环向条形磁铁极平移 穿过圆环的磁通量变化 × 21 $