資源簡介

(共21張PPT)
新人教版 必修三
第十三章 電磁感應及電磁波初步
第3節 電磁感應現象及其應用
新課引入
我們知道，閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生感應電流。那么，切割磁感線是產生感應電流的唯一方法嗎？還有其他方法嗎？這些方法有什么內在聯系？
聯系到電流的磁效應，法拉第敏銳地覺察到，磁與電之間也應該有這種“感應”。
法拉第
從電流磁效應的對稱性角度思考
——磁生電
奧斯特發現了電流的磁效應
——電生磁
學習任務一 ： 劃時代的發現
1831年，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上。
他在1831年8月29日的日記中寫下了首次成功的記錄。
一個線圈接電源
G
電源
法拉第用過的線圈
另一個線圈接“電流表”
當給一個線圈通電或斷電的瞬間，在另一個線圈上出現了電流。
學習任務一 ： 劃時代的發現
電磁感應的發現使人們對電與磁內在聯系的認識更加深入，宣告了電磁學作為一門統一學科的誕生。為電磁學的發展作出了重大貢獻。同時也推動了電氣化時代的到來.
法拉第歷經10年領悟到，“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現的效應。
問題：與磁場相關的哪個物理量發生了變化，才能出現這種效應呢？
這些現象叫為電磁感應，
產生的電流叫作感應電流
學習任務一 ： 劃時代的發現
金屬棒AB靜止時，電路中沒有感應電流產生；AB沿著磁感線運動時，電路中也沒有感應電流；只有AB切割磁感線時才產生感應電流。AB切割磁感線時，磁場沒有變化，變化的只有電路ABCD的面積。那么，與磁場相關的哪個物理量發生了變化呢？
導體棒AB做切割磁感線運動時，磁場沒有變化，變化的只有回路ABCD的面積。也就是說，穿過回路ABCD的磁通量發生了變化。
學習任務二： 產生感應電流的條件
探究：線圈B中磁通量變化時是否會產生感應電流？
問題：如何使線圈B的磁通量發生變化呢？
方法：線圈A中的電流變化，使得線圈B中的磁通量發生變化。
學習任務二： 產生感應電流的條件
觀察下面幾種情況下線圈B中是否有電流產生。
學習任務二 ： 產生感應電流的條件
操作1：開關閉合、斷開瞬間
開關和變阻器的狀態 線圈B中是否有電流
開關閉合瞬間
開關斷開瞬間
開關閉合時，滑動變阻器不動
開關閉合時，滑片從右向左移動
有電流
有電流
學習任務二： 產生感應電流的條件
操作2：開關閉合后，迅速滑動滑動變阻器的滑片
開關和變阻器的狀態 線圈B中是否有電流
開關閉合瞬間
開關斷開瞬間
開關閉合時，滑動變阻器不動
開關閉合時，滑片從右向左移動
開關閉合時，滑片從左向右移動
有電流
有電流
無電流
有電流
有電流
學習任務二： 產生感應電流的條件
在上面的實驗中，由于迅速移動滑動變阻器的滑片（或由于開關的閉合、斷開），線圈A中的電流迅速變化，產生的磁場的強弱也在迅速變化，又由于兩個線圈套在一起，所以線圈B內的磁場強弱也在迅速變化。這種情況下，穿過線圈B的磁通量也發生了變化，線圈B中有感應電流。
當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，閉合導體回路中就產生感應電流。
學習任務二 產生感應電流的條件
以上實驗及其他事實表明：當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，閉合導體回路中就產生感應電流。
產生感應電流的條件：
1、閉合回路
2、磁通量發生變化
學習任務二： 產生感應電流的條件
法拉第的圓盤發電機——人類第一臺發電機
1831年圣誕節前夕，一次科學報告會上，法拉第當眾表演了一個實驗。一個銅盤的軸和銅盤的邊緣分別連在“電流表”的兩端。法拉第搖動手柄使銅盤在磁極之間旋轉，“電流表”的指針隨之擺動。這是最早的發電機。
學習任務三 ： 電磁感應現象的應用
三峽發電機組
學習任務三： 電磁感應現象的應用
法拉第出生于英國的一個鐵匠家庭，曾經在一家書店當過學徒。1813 年，22 歲的法拉第毛遂自薦，成了著名化學家戴維的助理實驗員。
法拉第看到，伏打電池昂貴、產生的電流小，而自然界中有不少天然磁石。如果可以由磁產生電流，就能獲得廉價的電力。他說：“我因為對當時產生電的方法感到不滿意，因此急于發現磁與感應電流的關系，覺得電學在這條路上一定可以充分發展。
在 10 年的探索中，法拉第遭遇了多次失敗。在他當年的日記中“未顯示作用”“毫無反應”“不行”等詞語，記錄著艱苦的探索歷程。他還認為電磁相互作用是通過介質來傳遞的，并把這種介質叫作“場”，他還以驚人的想象力創造性地用“力線”（即現代物理學中的“磁感線”）形象地描述“場”的物理圖景。
法拉第鄙視金錢、地位和權勢。他謙虛、樸實、安于清貧，謝絕了皇家學會會長、皇家研究院院長、倫敦大學教授等職位和頭銜，也不肯接受貴族爵位。
STSE 法拉第與電氣化時代
當堂達標檢測
1．圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框。在下列幾種情況下，線框中是否產生感應電流？
(1)保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場中上下運動（圖甲）；
(2)保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場中左右運動（圖乙）；
(3)線框繞軸線轉動（圖丙）。
【詳解】(1)保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場中上下運動,線框的磁通量不變，不產生感應電流；
(2)保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場中左右運動，線框的磁通量不變，不產生感應電流；
(3)線框繞軸線轉動，線框的磁通量變化，產生感應電流
當堂達標檢測
【詳解】先把線圈撐開，然后放手，讓線圈收縮，則線圈的面積減小，根據可知，穿過線圈的磁通量減小，則線圈中會產生感應電流。
2．磁場中有一個閉合的彈簧線圈。先把線圈撐開（圖甲），然后放手，讓線圈收縮（圖乙）。線圈收縮時，其中是否有感應電流？為什么？
當堂達標檢測
【詳解】當線圈向右移動，進入磁場的過程中，穿過線圈的磁通量增大，故產生感應電流；當完全進入時，穿過線圈的磁通量不變，則不產生感應電流；當離開磁場時，磁通量減小，產生感應電流。
3．如圖，垂直于紙面的勻強磁場局限在虛線框內，閉合線圈由位置1穿過虛線框運動到位置2。線圈在運動過程中什么時候有感應電流，什么時候沒有感應電流？為什么？
當堂達標檢測
4．矩形線圈 位于通電長直導線附近（如圖），線圈與導線在同一平面內，線圈的兩個邊與導線平行。在這個平面內，線圈遠離導線移動時，線圈中有沒有感應電流？線圈和導線都不動，當導線中的電流 逐漸增大或減小時，線圈中有沒有感應電流？為什么？注意：長直導線中電流越大，它產生的磁場越強；離長直導線越遠，它的磁場越弱。
【詳解】當線圈逐漸遠離線圈，穿過線圈的磁場減弱，即穿過線圈的磁通量減小，故產生感應電流；當電流增大或減小時，垂直紙面向里的磁場增強或減弱，穿過線圈的磁通量增加或減小，因此有感應電流。
當堂達標檢測
【詳解】如果使銅環沿著磁場的方向移動，則穿過銅環的磁通量不變，不會產生感應電流；如果磁場是不均勻的，如果使銅環沿著磁場的方向移動，則穿過銅環的磁通量發生變化，會產生感應電流。
5．把一個銅環放在勻強磁場中，使銅環的平面跟磁場方向垂直（圖甲）。如果使銅環沿著磁場的方向移動，其中是否有感應電流？為什么？如果磁場是不均勻的（圖乙），是否有感應電流？為什么？
當堂達標檢測
詳解】要在線圈B中產生感應電流，線圈A的電流要改變，從而使穿過B的磁通量變化；甲圖中電流是恒定的，不可能激發出感應電流；圖乙、丙和丁中的電流都是變化的，能使線圈B中產生感應電流。
6．某實驗裝置如圖所示，在鐵芯 上繞著兩個線圈 和 。如果線圈 中電流 與時間 的關系有圖所示的甲、乙、丙、丁四種情況，那么在 這段時間內，哪種情況可以觀察到線圈 中有感應電流？

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