物理必修 第三册3 电磁感应现象及其应用精品课件ppt

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3　电磁感应现象及其应用
1.知道什么是电磁感应现象和感应电流(重点)。2.通过实验探究感应电流产生的条件(重难点)。3.了解电磁感应规律对社会发展的意义。
一、电磁感应现象的发现及其意义
二、磁通量变化的几种情况
三、产生感应电流的条件
四、感应电流产生条件的理解
电磁感应现象的发现及其意义
1.奥斯特实验的启迪(1)1820年， 发现了电流的磁效应，电流可以产生磁场，即“电生磁”。(2)1831年，英国物理学家 发现了 ，即“磁生电”。2.电磁感应现象的发现(1)法拉第将“磁生电”的现象分为五类：① ；② ；③ ；④________________；⑤ 。(2)法拉第把他发现的“磁生电”的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作 。
3.电磁感应规律的发现对社会发展的意义(1)法拉第在发现电磁感应现象之后，又发明了人类历史上第一台____________。(2) 还被广泛应用于各种电路控制器件、传感器、电子技术和信息技术中。
　(2022·成都市高二月考)物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法正确的是A.安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的　联系B.奥斯特是第一个发现电磁感应现象的科学家C.安培在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷　之间的相互作用力遵循的规律——库仑定律D.法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线的方法描述电场
奥斯特将通电导线放在小磁针上方时，小磁针发生了偏转，说明通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系，A错误；法拉第是第一个发现电磁感应现象的科学家，B错误；真空中两个点电荷间存在相互的作用，库仑利用扭秤装置，研究出两个静止点电荷间的相互作用规律——库仑定律，C错误；法拉第提出电荷周围存在一种场，并且是最早提出用电场线描述电场的物理学家，D正确。
1.磁感应强度B不变，有效面积S发生变化。如图(a)所示。2.有效面积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。
　(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
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。
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 电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生。(均选填“有”或“无”)
(2)实验二：如图所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 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 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 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 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：只要穿过闭合导体回路的 ，闭合导体回路中就有感应电流产生。
　(2023·延安市第一中学高二月考)在“探究法拉第电磁感应现象”实验中，某同学将电池组、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已连接好了，如图所示：(1)请用两根导线，将电路补充完整。
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)此实验中使用的电表应是_____。(填选项前的字母) A. 灵敏电流表B. 大量程的电压表C. 倍率适宜的欧姆表
本实验要使用灵敏电流表来检测电路中是否有电流产生。
(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，电表的指针不会偏转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
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。
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来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。
　(多选)下图中能产生感应电流的是
A选项中，电路没有闭合，无感应电流；B选项中，面积增大，通过闭合回路的磁通量增大，有感应电流；C选项中，穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流；D选项中，穿过闭合回路的磁通量减小，有感应电流，故选B、D。
　(2022·重庆市巫山大昌中学高二期末)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
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，使滑动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；将开关突然断开的瞬间，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。
　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和电源连接，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和电源接通瞬间，小磁针会偏转D.线圈A和电源断开瞬间，小磁针不会偏转
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，不论线圈B匝数多与少，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和电源接通或断开的瞬间，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。
判断电磁感应现象是否发生的一般流程(1)确定研究的闭合回路；(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ；(3)磁通量变化与感应电流的产生
考点一　电磁感应现象的发现及其意义1.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是A.将绕在条形磁铁上的线圈与电流表组成闭合回路，然后观察电流表示数的变化B.在通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，一段时间后观察电流表示数的　变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，　再到相邻房间去观察电流表示数的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的　瞬间，观察电流表示数的变化
同时满足电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化这两个条件，电路中才会产生感应电流，A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故A、B错误；条形磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，故C错误；在给线圈通电、断电瞬间，会引起穿过另一线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。
2.(多选)下面属于电磁感应现象的是A.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象B.通电导体周围产生磁场C.变化的磁场使闭合电路中产生电流D.电荷在电场中定向移动形成电流
闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故A正确；通电导体周围产生磁场属于电流的磁效应，故B错误；变化的磁场使闭合电路中产生电流是因穿过闭合电路的磁通量发生变化，属于电磁感应现象，故C正确；电荷在电场中定向移动形成电流不是电磁感应产生的电流，不属于电磁感应现象，故D错误。
考点二　磁通量变化的几种情况3.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 D.i4
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。
4.如图所示，固定的长直导线中通有恒定电流，一矩形线框从abcd位置向右平移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是 (线框平行于纸面且与导线相互绝缘)A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加，再减少到零，然后再增加，最后再减少
离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增加，当线框跨在导线上向右平移时，穿过线框的磁通量
减少，当导线在线框正中央时，穿过线框的磁通量为零，从该位置向右平移，穿过线框的磁通量增加，当线框离开导线向右平移的过程中，穿过线框的磁通量减少，故D正确。
考点三　产生感应电流的条件5.(多选)(2022·内江市高二月考)如图所示，MN为通电直导线，abcd是在它旁边的闭合金属框，欲使abcd金属框中有感应电流产生，下列正确的做法可行是A.使直导线MN中的电流减小B.使金属框abcd在纸面内竖直向上运动C.使金属框abcd在纸面内水平向左运动D.使金属框abcd以直导线MN为轴匀速转动
欲使abcd金属框中有感应电流产生，应使金属框的磁通量发生改变，可使直导线的电流变化或使线框在纸面内水平移动，故A、C正确；竖直方向上磁感应强度不变，使金属框abcd在纸面内
竖直向上运动，则磁通量不变，没有感应电流，故B错误；金属框以直导线MN为轴匀速转动过程中，磁通量不变，没有感应电流，故D错误。
6.(2023·四川师范大学附属中学高二期末)1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件，下列说法错误的是A.闭合开关S的瞬间，电流表G中有感应电流B.闭合开关S的瞬间，电流表G中无感应电流C.闭合开关S后，在增大R的电阻过程中，电流表G中有感应电流D.闭合开关S后，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表G中有感应　电流
根据题意可知，闭合开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量不发生变化，电流表G中无感应电流，故B正确，不符合题意，A错误，符合题意；闭合开关S后，在增大R的电阻过程中，流过A线圈的电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，电流表G中有感应电流，故C正确，不符合题意；闭合开关S后，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电阻R减小，流过A线圈的电流增大，则穿过线圈B的磁通量增大，电流表G中有感应电流，故D正确，不符合题意。
7.(2023·长兴县教育研究中心高二期中)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中没有产生感应电流的是
由题图可知，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，线圈B中才能产生感应电流，由题图可知，在t1到t2这段时间内，选项A、B、C图中线圈A中
的电流发生变化，线圈B中会产生感应电流，而D图线圈A中电流不变，线圈B中不产生感应电流，故选D。
8.(多选)(2022·贺州市平桂高级中学高二月考)如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，导线cd中有电流产生的是A.开关S闭合或断开的瞬间B.开关S是闭合的，但滑动触头向左滑C.开关S是闭合的，但滑动触头向右滑D.开关S始终闭合，滑动触头不动
导线cd中有电流产生的原因是回路中的磁通量发生变化，上半部分中的磁场是由导线ab中的电流产生的，如果想让磁感应强度变化，导线ab中的电流应
发生变化，开关闭合或断开瞬间，电流从无到有或从有到无，发生了变化；开关闭合，滑动触头向左滑，电流减小；开关闭合，滑动触头右滑，电流变大；开关闭合，滑动触头不动，电流不变。故A、B、C正确，D错误。
9.(多选)(2022·黄冈中学期中)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
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位置时为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。
10.(多选)(2023·邢台市第二中学高二期中)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
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
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.如图所示，O1O2是矩形导线框ABCD的对称轴，其左方有匀强磁场。下列情况下线框ABCD中有感应电流产生的是A.将线框向纸外平移B.将线框向上平移C.将线框以AB为轴转动60°D.将线框以CD为轴转动60°
产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量有变化，设磁场磁感应强度大小为B，导线框面积为S，将线框向纸外平移，穿过线框的磁通量未发生变化，
将线框以CD为轴转动60°，垂直磁场的投影面积减小，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流产生，D正确。
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
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。