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第四章 電磁現(xiàn)象與電磁波
第2節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象
為什么搖繩能使小燈泡發(fā)光？
1. 知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及感應(yīng)電流的定義；
2. 理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件；
3.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用
1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)——電生磁 證實(shí)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象是有聯(lián)系的。
人們從電流磁效應(yīng)的對稱性角度，開始思考∶既然電流能夠引起磁針的運(yùn)動，那么，為什么不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流——磁生電
法拉第1822年日記“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想。
1831年8月球9日日記寫下首次成功的記錄。
法拉第歷經(jīng)10年領(lǐng)悟到，“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。
1831年，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上，一個線圈A接電源，當(dāng)合上開關(guān)電流通過線圈B的瞬間，小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，隨后又回到并停在原來的位置上；當(dāng)開關(guān)斷開瞬間，磁針再次發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
之前科學(xué)家們失敗的原因是，在這些實(shí)驗(yàn)中，使用的都是恒定電流，產(chǎn)生的恒定磁場。
鐵心
木筒
均能產(chǎn)生電流
由磁得到電的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。
電磁感應(yīng)不是穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，而是動態(tài)效應(yīng)。
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
將條形磁鐵
插入空心線圈
五類“磁生電”現(xiàn)象：
變化的電流
變化的磁場
運(yùn)動的恒定電流
運(yùn)動的磁鐵
在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體
“磁生電”現(xiàn)象的本質(zhì)特征是：變化、運(yùn)動
法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)使人們對電和磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生，為電磁學(xué)的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。同時也推動了電氣化時代的到來.
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
實(shí)驗(yàn)1：如圖（a）所示，將導(dǎo)體ab和電流計連接組成閉合電路。
（1）當(dāng)導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，觀察電流計的指針是否偏轉(zhuǎn)。
（2）當(dāng)導(dǎo)體ab在磁場中做與磁感線平行的運(yùn)動時，觀察電流計的指針是否偏轉(zhuǎn)。
（3）借助圖（b），分析當(dāng)導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，穿過由導(dǎo)體ab和電流計組成的閉合電路的磁通量變化情況。
磁體動作 靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn) 磁通量變化情況
往外平動
往里平動
向上運(yùn)動
向下運(yùn)動
閉合回路的面積改變
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
是
是
否
否
變化
變化
不變
不變
實(shí)驗(yàn)2：
（1）如圖所示，將螺線管用導(dǎo)線與電流計連接成閉合電路。
（2）分別把條形磁鐵插入螺線管，然后靜止在螺線管中，最后從螺線管中拔出來，觀察以上三個過程中電流計指針是否偏轉(zhuǎn)。分析螺線管中磁通量的變化情況。
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
磁體動作 靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn) 磁通量變化情況
插入螺旋管
靜止在螺線管中
拔出螺旋管
閉合回路的磁場改變
是
是
否
變化
不變
變化
實(shí)驗(yàn)3：如圖所示，用導(dǎo)線把一個大螺線管B與電流計連接成閉合電路，被套在大螺線管B中的小螺線管A通過滑動變阻器、開關(guān)與電源連接。怎樣才能使大螺線管B中有電流產(chǎn)生？按表中要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意觀察現(xiàn)象，并將結(jié)果填入表中。
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
操作 電流計指針是否偏轉(zhuǎn) 大螺線管B中的磁通量是否變化 是否有感應(yīng)電流
開關(guān)接通瞬間
開關(guān)接通，滑片P不動
開關(guān)接通，滑片P移動
開關(guān)斷開瞬間
閉合回路的磁場改變
是
是
是
否
是
是
否
否
是
是
是
是
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種類型
切割類
變化類
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
B不變，S變
S不變，B變
Φ=BS變
相對運(yùn)動
磁場變化
切割類
變化類
2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件分析
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
結(jié)論：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。
1.閉合回路
2.磁通量變化
正對面積S改變
磁場B的大小改變
磁場B的方向改變
Φ=BS
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
討論與交流：
一個閉合線圈位于兩異名磁極間的勻強(qiáng)磁場中，線圈中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流？
（1）線圈沿磁場方向上下運(yùn)動，如圖（a）所示 ；
（2）線圈垂直于磁場方向向右運(yùn)動，運(yùn)動范圍在勻強(qiáng)磁場內(nèi)，如圖（b）所示
（3）線圈垂直于磁場方向向右運(yùn)動，從勻強(qiáng)磁場中移到磁場外 ；
（4）線圈繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，如圖（c）所示。
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
否
否
是
是
模擬剎車，左車沒裝ABS系統(tǒng)；右車安裝了ABS系統(tǒng)。
ABS的輪速傳感器示意圖
三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用
變壓器
無線充電
電磁爐
三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用
1.下圖所示的情境（速度均恒定）中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（ ）
A
B
C
D
D
2.（多選）在如圖所示的電路中，電路甲和電路乙分別用開關(guān)S1，S2控制，小燈泡L只要有電流流過就能發(fā)光，則下列操作能使L發(fā)光的是（ ）
A．保持S1閉合，斷開S2的瞬間
B．保持S1閉合，閉合S2的瞬間
C．保持S2閉合，斷開S1的瞬間
D．保持S2閉合，閉合S1的瞬間
AB
3．(多選)如圖所示，下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　)
A．如圖甲所示，導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動
B．如圖乙所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時
C．如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動，開關(guān)S一直接通時
D．如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動，開關(guān)S一直接通，當(dāng)改變滑動變阻器的阻值時
BD
4.(多)如圖所示，矩形線框abcd與磁場方向垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場內(nèi)，另一半在磁場外。要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法中可行的是( )
A．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動
B．以中心線OO′為軸轉(zhuǎn)動
C．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60°)
D．以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(小于60°)
ABC
5.如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動。t=0時，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系式為_________。
vt
l
電磁感應(yīng)現(xiàn)象
劃時代的發(fā)現(xiàn)
磁通量變化的幾種情況
奧斯特發(fā)現(xiàn)“電生磁”
法拉第發(fā)現(xiàn)“磁生電”
意義：打開電氣化大門，鑄就電磁學(xué)研究基石
有效面積變化， ΔΦ=B·ΔS
磁感應(yīng)強(qiáng)度變化， ΔΦ=ΔB·S
產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
閉合電路
磁通量發(fā)生變化
包圍磁場的面積變化
磁場發(fā)生變化
面與磁場的夾角發(fā)生變化
有效面積、磁感應(yīng)強(qiáng)度都變化， ΔΦ=Φ2-Φ1

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