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高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第三节 电磁感应现象课堂教学ppt课件
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这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第三节 电磁感应现象课堂教学ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了课前•自主预习，奥斯特，电磁感应的探索历程，法拉第，感应电流，电流磁场，运动运动，电磁感应，电磁学，磁生电等内容，欢迎下载使用。
1．“电生磁”的发现．1820年，丹麦物理学家__________发现了电流的磁效应．2．“磁生电”的发现．1831年，英国物理学家__________发现了电磁感应现象．产生的电流叫做__________．
3．法拉第的概括．法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的________；(2)变化的________；(3)________的恒定电流；(4)________的磁铁；(5)在磁场中运动的________．
4．电磁感应．法拉第把他发现的磁生电的现象叫做____________，产生的电流叫做感应电流．5．发现电磁感应现象的意义．(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了________作为一门统一学科的诞生．(2)使人们找到了__________的条件，开辟了人类的电气化时代．
英国物理学家法拉第发现了磁生电，那么磁生电的实质是什么？【答案】磁生电的过程是其他形式的能转化为电能的过程．
首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )A．安培和法拉第B．法拉第和楞次C．奥斯特和安培D．奥斯特和法拉第【答案】D【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，故D正确．
1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示)．
探究产生感应电流的条件
2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示)．
有 无 有 有 无 有
3．归纳结论．只要穿过________导体回路的__________发生变化，闭合电路中就有感应电流．
法拉第发现电磁感应的过程为什么会在很长一段时间徘徊不前？【答案】法拉第在开始的实验中使用的都是恒定电流产生的磁场，而“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．
(多选)下列图中线圈中不能产生感应电流的是( )
【解析】A中，线圈在磁场中运动，穿过线圈的磁通量没有变化，所以不会产生感应电流；B中，线圈离开磁场时，磁通量减小，故有感应电流产生；C中，线圈与磁场始终平行，穿过线圈的磁通量为零，没有变化，所以不能产生感应电流；D中，在磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，发生线圈中产生感应电流．本题选不能产生感应电流，故选AC．
1．汽车防抱死制动系统(ABS)．(1)ABS系统的作用：为了防止汽车紧急制动时，因车轮被抱死，从而发生侧滑．(2)ABS系统的组成：由轮速__________、电子控制模块和电磁阀组成．其中______________是利用电磁感应现象测量车轮转速的．2．无线充电技术：又称为非接触式感应充电，是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术．具有________、耐用、方便等特点，还可应用于____________．
某高中有不少电子设备，其中没有应用电磁感应原理的是( )A．教职工洗手间的红外感应水龙头B．图书馆书籍的电子感应标签C．教工宿舍铁门的电子感应钥匙D．教工宿舍使用的电磁炉【答案】A
【解析】教职工洗手间的红外感应水龙头，利用的是红外线感应，没有应用电磁感应，故A正确；图书馆的阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量、电子标签被激活，利用的是感应电流，故B错误；电子感应钥匙通过电磁感应完成信息传递，通过电子钥匙内置的芯片里的数据完成身份认证，利用的是电磁感应，故C错误；电磁炉利用电磁感应原理和电流热效应工作，故D错误．
1．区别：“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程，要抓住过程的本质，“动电生磁”是指运动电荷周围产生磁场；“动磁生电”是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流．“动电生磁”中的“动”是运动的意思，电荷相对磁场运动，“动磁生电”中的“动”是变化的意思，要从本质上来区分它们．2．联系：二者都是反映了电流与磁场之间的关系．
电流的磁效应与电磁感应现象
例1 下列属于电磁感应现象的是( )A．通电导体周围产生磁场B．磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动C．由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流D．电荷在磁场中定向移动形成电流【答案】C【解析】根据引起感应电流的原因的五类情况可知，导体中自身电流变化在回路中产生感应电流为电磁感应现象，C正确．
变式1 (多选)下列现象中，能表明电和磁有联系的是( )A．摩擦起电B．两块磁铁相互吸引或排斥C．小磁针靠近通电导线时偏转D．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流【答案】CD【解析】摩擦起电是静电现象，A错误．两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象，B错误．小磁针靠近通电导线时偏转，说明“电生磁”．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明“磁生电”．故C、D正确．
电磁感应现象的判断方法1．由磁生电的现象都是电磁感应现象．2．所有的电磁感应现象都与变化和运动相联系．
1．对磁通量的三点理解．(1)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)若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数．(3)由Φ＝BS可知，磁通量的大小与线圈的匝数无关．
磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算
2．匀强磁场中磁通量的计算．(1)B与S垂直时：Φ＝BS．B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥．S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图所示，Φ＝BSsin θ．
3．磁通量变化量的计算．当B与S垂直时，通常有以下两种情况：(1)S不变，B改变，则ΔΦ＝ΔB·S．(2)S改变，B不变，则ΔΦ＝B·ΔS．
例2 (多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中正方形ABCD的边长为L，按图示位置放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下列说法中正确的是( )
变式2 如下图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＜ΔΦ2C．ΔΦ1＝ΔΦ2 D．无法确定【答案】B
【解析】设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强，若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2．根据分析知ΔΦ1＜ΔΦ2，B正确．
1．感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：(1)明确电路是否为闭合电路；(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．2．判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断．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．
是否产生感应电流的判断
例3 如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是( ) A．向右平动(ad边还没有进入磁场)B．向上平动(ab边还没有离开磁场)C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)
【答案】A【解析】A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流．而B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流．D中磁通量变小．
变式3 如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通以恒定电流，下列运动中，闭合金属线框中有感应电流产生的是( )A．闭合金属线框向上平移B．闭合金属线框向右平移C．闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转D．闭合金属线框向下平移【答案】B
【解析】通电导线周围的磁场分布具有对称性，闭合金属线框上下平移时，线框中的磁通量没有发生变化，故没有感应电流产生，A、D错误；闭合金属线框向右平移时，磁场减弱，线框中的磁通量减小，有感应电流产生，B正确；闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转时，由于磁场空间的对称性，磁通量保持不变，没有感应电流产生，C错误．
1．如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流．2．磁通量发生变化，其内涵主要体现在“变化”上．比如穿过电路的磁通量很大，若不变化，也不会产生感应电流．
电磁感应与乐器电吉他，是一种拨弦乐器，发明者为乔治·比彻姆与阿道夫·里肯巴克．
电吉他发声原理与传统吉他不同，不是以箱体的振动发声，而是运用了电磁学原理，它的琴身是实体的木头，而非空的音箱．在琴身上装有线圈，它们被称作拾音器．当被磁化的吉他弦振动时，引起拾音器上线圈磁通量的变化从而在线圈中产生不同频率的电流，当这些电流通过电子音箱还原时，就成了电吉他的声音．
例4 如图所示，电吉他的弦是磁性物质．当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．请解释电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料？
【答案】当磁性物质制作的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈有感应电流产生．若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流．
1．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是( )A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的【答案】C
【解析】穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C正确，D错误．
2．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；穿过闭合电路的磁通量发生变化，则闭合电路中一定有感应电流，故C正确；垂直磁感线运动，磁通量不一定发生变化，故D错误．
3．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是( )
A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时【答案】BD
1．“电生磁”的发现．1820年，丹麦物理学家__________发现了电流的磁效应．2．“磁生电”的发现．1831年，英国物理学家__________发现了电磁感应现象．产生的电流叫做__________．
3．法拉第的概括．法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：(1)变化的________；(2)变化的________；(3)________的恒定电流；(4)________的磁铁；(5)在磁场中运动的________．
4．电磁感应．法拉第把他发现的磁生电的现象叫做____________，产生的电流叫做感应电流．5．发现电磁感应现象的意义．(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了________作为一门统一学科的诞生．(2)使人们找到了__________的条件，开辟了人类的电气化时代．
英国物理学家法拉第发现了磁生电，那么磁生电的实质是什么？【答案】磁生电的过程是其他形式的能转化为电能的过程．
首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )A．安培和法拉第B．法拉第和楞次C．奥斯特和安培D．奥斯特和法拉第【答案】D【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，故D正确．
1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示)．
探究产生感应电流的条件
2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示)．
有 无 有 有 无 有
3．归纳结论．只要穿过________导体回路的__________发生变化，闭合电路中就有感应电流．
法拉第发现电磁感应的过程为什么会在很长一段时间徘徊不前？【答案】法拉第在开始的实验中使用的都是恒定电流产生的磁场，而“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．
(多选)下列图中线圈中不能产生感应电流的是( )
【解析】A中，线圈在磁场中运动，穿过线圈的磁通量没有变化，所以不会产生感应电流；B中，线圈离开磁场时，磁通量减小，故有感应电流产生；C中，线圈与磁场始终平行，穿过线圈的磁通量为零，没有变化，所以不能产生感应电流；D中，在磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，发生线圈中产生感应电流．本题选不能产生感应电流，故选AC．
1．汽车防抱死制动系统(ABS)．(1)ABS系统的作用：为了防止汽车紧急制动时，因车轮被抱死，从而发生侧滑．(2)ABS系统的组成：由轮速__________、电子控制模块和电磁阀组成．其中______________是利用电磁感应现象测量车轮转速的．2．无线充电技术：又称为非接触式感应充电，是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术．具有________、耐用、方便等特点，还可应用于____________．
某高中有不少电子设备，其中没有应用电磁感应原理的是( )A．教职工洗手间的红外感应水龙头B．图书馆书籍的电子感应标签C．教工宿舍铁门的电子感应钥匙D．教工宿舍使用的电磁炉【答案】A
【解析】教职工洗手间的红外感应水龙头，利用的是红外线感应，没有应用电磁感应，故A正确；图书馆的阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量、电子标签被激活，利用的是感应电流，故B错误；电子感应钥匙通过电磁感应完成信息传递，通过电子钥匙内置的芯片里的数据完成身份认证，利用的是电磁感应，故C错误；电磁炉利用电磁感应原理和电流热效应工作，故D错误．
1．区别：“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程，要抓住过程的本质，“动电生磁”是指运动电荷周围产生磁场；“动磁生电”是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流．“动电生磁”中的“动”是运动的意思，电荷相对磁场运动，“动磁生电”中的“动”是变化的意思，要从本质上来区分它们．2．联系：二者都是反映了电流与磁场之间的关系．
电流的磁效应与电磁感应现象
例1 下列属于电磁感应现象的是( )A．通电导体周围产生磁场B．磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动C．由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流D．电荷在磁场中定向移动形成电流【答案】C【解析】根据引起感应电流的原因的五类情况可知，导体中自身电流变化在回路中产生感应电流为电磁感应现象，C正确．
变式1 (多选)下列现象中，能表明电和磁有联系的是( )A．摩擦起电B．两块磁铁相互吸引或排斥C．小磁针靠近通电导线时偏转D．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流【答案】CD【解析】摩擦起电是静电现象，A错误．两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象，B错误．小磁针靠近通电导线时偏转，说明“电生磁”．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明“磁生电”．故C、D正确．
电磁感应现象的判断方法1．由磁生电的现象都是电磁感应现象．2．所有的电磁感应现象都与变化和运动相联系．
1．对磁通量的三点理解．(1)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)若穿过某一面的磁感线既有穿出，又有穿入，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数．(3)由Φ＝BS可知，磁通量的大小与线圈的匝数无关．
磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算
2．匀强磁场中磁通量的计算．(1)B与S垂直时：Φ＝BS．B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．(2)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥．S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图所示，Φ＝BSsin θ．
3．磁通量变化量的计算．当B与S垂直时，通常有以下两种情况：(1)S不变，B改变，则ΔΦ＝ΔB·S．(2)S改变，B不变，则ΔΦ＝B·ΔS．
例2 (多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中正方形ABCD的边长为L，按图示位置放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下列说法中正确的是( )
变式2 如下图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＜ΔΦ2C．ΔΦ1＝ΔΦ2 D．无法确定【答案】B
【解析】设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强，若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2．根据分析知ΔΦ1＜ΔΦ2，B正确．
1．感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：(1)明确电路是否为闭合电路；(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．2．判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断．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．
是否产生感应电流的判断
例3 如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是( ) A．向右平动(ad边还没有进入磁场)B．向上平动(ab边还没有离开磁场)C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)
【答案】A【解析】A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流．而B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流．D中磁通量变小．
变式3 如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通以恒定电流，下列运动中，闭合金属线框中有感应电流产生的是( )A．闭合金属线框向上平移B．闭合金属线框向右平移C．闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转D．闭合金属线框向下平移【答案】B
【解析】通电导线周围的磁场分布具有对称性，闭合金属线框上下平移时，线框中的磁通量没有发生变化，故没有感应电流产生，A、D错误；闭合金属线框向右平移时，磁场减弱，线框中的磁通量减小，有感应电流产生，B正确；闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转时，由于磁场空间的对称性，磁通量保持不变，没有感应电流产生，C错误．
1．如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流．2．磁通量发生变化，其内涵主要体现在“变化”上．比如穿过电路的磁通量很大，若不变化，也不会产生感应电流．
电磁感应与乐器电吉他，是一种拨弦乐器，发明者为乔治·比彻姆与阿道夫·里肯巴克．
电吉他发声原理与传统吉他不同，不是以箱体的振动发声，而是运用了电磁学原理，它的琴身是实体的木头，而非空的音箱．在琴身上装有线圈，它们被称作拾音器．当被磁化的吉他弦振动时，引起拾音器上线圈磁通量的变化从而在线圈中产生不同频率的电流，当这些电流通过电子音箱还原时，就成了电吉他的声音．
例4 如图所示，电吉他的弦是磁性物质．当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．请解释电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料？
【答案】当磁性物质制作的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈有感应电流产生．若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流．
1．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是( )A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的【答案】C
【解析】穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C正确，D错误．
2．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；穿过闭合电路的磁通量发生变化，则闭合电路中一定有感应电流，故C正确；垂直磁感线运动，磁通量不一定发生变化，故D错误．
3．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是( )
A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时【答案】BD
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