电磁感应现象及应用(课件) 2023-2024学年高中物理同步备课（人教版2019必修第三册）.pptx

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1、第十三章 电磁感应与电磁波初步13.3电磁感应现象及应用2023-20242023-2024学年高中物理同步备课必修第三册目录contents划时代的发现01010202产生感应电流的条件0303电磁感应现象的应用0404典例分析1820年丹麦物理学家奥斯特圆年丹麦物理学家奥斯特圆“电电”生生“磁磁”(机遇总是垂青那些有准备的人）机遇总是垂青那些有准备的人）电能生磁电能生磁既然电能生磁，反过既然电能生磁，反过来磁能否来磁能否“生生”电呢？电呢？奥斯特奥斯特新课导入划时代的发现011、法拉第：历经法拉第：历经10年，年，“痴痴”心不改心不改 联系联系到电流的磁效应，到电流的磁效应，法拉第法拉第敏

2、锐地觉察到，磁与电敏锐地觉察到，磁与电之间也应该有这种之间也应该有这种“感应感应”。法拉第法拉第 他他在在1822 年年的日记中写下了的日记中写下了“由磁产生电由磁产生电”的的设想设想，并为此进行了并为此进行了长达长达10年的探索年的探索。很很强强的磁体或的磁体或很强很强的电流可能会在邻近的闭合导线中的电流可能会在邻近的闭合导线中感应出电流。感应出电流。他他进行了进行了很多次很多次尝试，经历了尝试，经历了一次次一次次失败，都没有失败，都没有得到预想的结果。得到预想的结果。划时代的发现1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上。上。1、法拉第：历经法拉第：历经10

3、年，年，“痴痴”心不改心不改他他在在1831年年8月月29日的日记中写下了首次成功的记录。日的日记中写下了首次成功的记录。一一个线圈接个线圈接电源电源G电源电源法拉第用过的线圈法拉第用过的线圈另另一个线圈接一个线圈接“电流表电流表”当当给一个线圈给一个线圈通电通电或或断电断电的的瞬间瞬间，在另一个线圈上出现了电流，在另一个线圈上出现了电流。2、法拉第法拉第：深入探究的深入探究的真谛真谛法拉第法拉第另一个另一个成功实验：成功实验：法拉法拉第在第在1831年年9月月24日，日，他把两根条形磁铁摆成他把两根条形磁铁摆成V形形.当当其中一根磁铁上端与软铁棒其中一根磁铁上端与软铁棒接触接触或或断开断开瞬

4、间，他看到了灵瞬间，他看到了灵敏电流计的指针发生了偏转敏电流计的指针发生了偏转G软软铁棒上绕着一组铁棒上绕着一组线圈线圈,并架在两根条形磁铁之上。并架在两根条形磁铁之上。并串联并串联了一只了一只灵敏电流计灵敏电流计法拉第：法拉第：“一朝顿悟一朝顿悟”磁生电磁生电是一种在是一种在变化变化、运动运动的过程中才能出现的效应。的过程中才能出现的效应。五类“磁生电”现象：变化的电流变化的电流变化的磁场变化的磁场运动的恒定电流运动的恒定电流运动的磁铁运动的磁铁在磁场中运动的导体在磁场中运动的导体“磁生电磁生电”现象的本质现象的本质特征是：特征是：变化、运动变化、运动法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联

5、系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来.规律总结法拉第历经10年领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第心系：法拉第心系：“磁磁”能否能否“电电”呢？呢？（成功总是属于那些坚持不懈的人）（成功总是属于那些坚持不懈的人）他做了多次尝试，经历了一次次他做了多次尝试，经历了一次次失败，历经十年努力，终于在失败，历经十年努力，终于在1831年发现：年发现：磁能生电磁能生电!这是一个这是一个划时代的发现划时代的发现.G电源电源历史的遗憾与电磁感应擦肩而与电磁感应擦肩而过的几位科学家：过的几位科学家：安培科

6、拉顿亨利机遇垂青于有机遇垂青于有准备头脑的人准备头脑的人产生感应电流的条件02AB静止，无电流AB沿磁感线运动，无电流AB切割磁感线，有电流当产生当产生感应电流时感应电流时与磁场相关的与磁场相关的哪个物理量哪个物理量发生了发生了变化变化呢呢?观察并思考：AB切割磁感线时，磁场没有变化，切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路变化的只有电路ABCD的面积。的面积。也就是说，穿过电路也就是说，穿过电路ABCD的的磁通量磁通量发生了变化。发生了变化。感应电流感应电流的产生是否与的产生是否与磁磁通量的变化通量的变化有关呢有关呢?思维发散探究产生感应电流的条件实验操作实验操作实验现实验现象（有象（有无

7、电流）无电流）分析论证分析论证导体棒静止闭合电路在磁场中围成的面积变化 时，电路中有电流产生；围成的面积 不变时，电路中无电流产生。导体棒平行磁感线运动导体棒切割磁感线运动探究无无无无有有磁铁的运磁铁的运动动实验现象实验现象（有无电流）（有无电流）分析论证分析论证插入线圈线圈中的磁场 变化变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场 不变化不变化时，线圈中无感应电流 静止不动从线圈中抽出探究有有无无有有条条形形磁磁铁铁通通电电螺螺线线管管等效转换G+-实验操作实验操作实验现象实验现象（线圈（线圈B中有无电流）中有无电流）分析论证分析论证开关闭合瞬间线圈B中磁场 时，线圈B中有感应电流；磁场 时，线圈

8、B中无感应电流开关断开瞬间开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片探究有有有有无无有有变化变化不变不变探究感应电流的产生条件切割类切割类变化类变化类模型归类B B不变，不变，S S变变S S不变，不变，B B变变=BS变变相对运动相对运动磁场变化磁场变化切割类变化类产生感应电流的条件分析 结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。1.1.闭合回路闭合回路2.2.磁通量变化磁通量变化正对面积正对面积S改变改变磁场磁场B的大小改变的大小改变磁场磁场B的的方向改变方向改变=BS=BS产生感应电流的条件想一想：分析下列各种情况，线圈有无感应电

9、流产生？分析下列各种情况，线圈有无感应电流产生？线框线框上下上下平动平动线框线框左右左右平动平动线框线框绕轴绕轴转动转动无无感应电流感应电流无无感应电流感应电流有有感应电流感应电流1)向右平动向右平动(ad边还没有进入磁场边还没有进入磁场)2)向上平动向上平动(ab边还没有离开磁场边还没有离开磁场)3)以以bc边为轴转动边为轴转动(ad边还没有转入磁场边还没有转入磁场)4)以以ab边为轴转动边为轴转动(转角不超过转角不超过90)5)Bkt(k0)，且线框在图中位置不动，且线框在图中位置不动有有感应电流感应电流无无感应电流感应电流无无感应电流感应电流有有感应电流感应电流有有感应电流感应电流判一判

10、：分析下列各种情况，线圈有无感应电流产生？分析下列各种情况，线圈有无感应电流产生？判一判：分析下列各种情况，线圈有无感应电流产生？分析下列各种情况，线圈有无感应电流产生？向右平动向右平动向下平动向下平动绕轴转动绕轴转动(ad边向外边向外)从纸面向外平动从纸面向外平动向上平动向上平动有有感应电流感应电流无无感应电流感应电流无无感应电流感应电流有有感应电流感应电流有有感应电流感应电流电磁感应现象的应用03想一想：地球其实是个磁场地球其实是个磁场,那么我们能够通过摇绳（电线）来发电吗那么我们能够通过摇绳（电线）来发电吗？若可以，当沿哪个方向站立，发电的可能性比较大？若可以，当沿哪个方向站立，发电的可

11、能性比较大？可以，可以，沿沿东西方向，东西方向，站立可能性比较大。站立可能性比较大。跳绳发电 1831 1831年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉年圣诞节前夕，一次科学报告会上，法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在缘分别连在“电流表电流表”的两端。法拉第摇动手柄使的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，铜盘在磁极之间旋转，“电流表电流表”的指针随之摆动。的指针随之摆动。这是最早的这是最早的发电机。发电机。法拉法拉第的圆盘发电机第的圆盘发电机人类第一台发电机人类第一台发电机 当时当时在场的一位贵妇人取笑地问：在场的一位贵妇人

12、取笑地问：“先生，您先生，您发明的这个东西有什么用呢发明的这个东西有什么用呢？”法拉法拉第平静地反问：第平静地反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”三峡电站一台发电机的转子三峡电站一台发电机的转子手摇发电机变压器变压器生活中的应用无线充电无线充电电磁炉电磁炉感应电流的感应电流的应用应用无线充电器是指不用传统的充电电源线连接无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器，采用了到需要充电的终端设备上的充电器，采用了最新的无线充电技术。最新的无线充电技术。无线充电技术在无线充电技术在 2007 年获得了年获得了 20 项专利，多项专利，多种设备

13、可以使用一台充电基站，手机、种设备可以使用一台充电基站，手机、MP3 播放器、电动工具和其他的电源适配器的有线播放器、电动工具和其他的电源适配器的有线充电情况将不会存在了。充电情况将不会存在了。通过使用线圈之间产生的磁场，神奇的传输通过使用线圈之间产生的磁场，神奇的传输电能，电感耦合技术将会成为连接充电基站电能，电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。和设备的桥梁。电磁感应式无线充电电磁感应式无线充电无线充电器无线充电器的送电线圈的送电线圈交流电交流电手机端的手机端的受电线圈受电线圈感应感应电流电流磁通量变化磁通量变化典例分析04【例题【例题1】下列图中能产生感应电流的是下列图中能产生感

14、应电流的是()【解解析析】根根据据产产生生感感应应电电流流的的条条件件可可判判断断：A选选项项中中，电电路路没没有有闭闭合合，无无感感应应电电流流；B选选项项中中，面面积积增增大大，穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量增增大大，有有感感应应电电流流；C选选项项中中，穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线相相互互抵抵消消，恒恒为为零零，0，无无感感应应电电流流；D选选项项中中，磁磁通通量量不不发发生变化，无感应电流。生变化，无感应电流。【答案】【答案】B【例例题题2 2】如如图图所所示示的的装装置置，在在下下列列各各种种情情况况中中，不不能能使使悬悬挂挂在在螺螺线线管管附附近近的的铜质闭合线圈铜质

15、闭合线圈A A中产生感应电流的是（中产生感应电流的是（）A.A.开关开关S S闭合或断开的瞬间闭合或断开的瞬间B.B.开关开关S S闭合后，电路中电流稳定时闭合后，电路中电流稳定时C.C.开关开关S S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D.D.把螺线管内铁芯迅速抽出的过程中把螺线管内铁芯迅速抽出的过程中【答案】【答案】BAG1、G2中都有电流通过中都有电流通过BG1、G2中都没有电流通过中都没有电流通过C只有只有G1中有电流通过中有电流通过D只有只有G2中有电流通过中有电流通过【解析】虽然线圈【解析】虽然线圈abcd构成的闭合回路中没有磁通量的变化，构成的闭合回路

16、中没有磁通量的变化，但电流表但电流表G2与金属导轨构成的闭合回路中磁通量发生变化，有与金属导轨构成的闭合回路中磁通量发生变化，有感应电流流过感应电流流过G1和和G2，所以，所以A对。对。【答案】【答案】A1.如如图图所示所示A、B两个同心两个同心圆处圆处于一个垂直的匀于一个垂直的匀强强磁磁场场当中，当中，则则有（）有（）A.B.C.D.无法确定无法确定AB 如如图图所所示示A、B两两个个同心同心圆圆中有垂直于中有垂直于环环面的面的匀匀强强磁磁场场，则则有（）有（）A.B.C.D.无法无法确定确定BB x x xx x x有效面有效面积积相同相同2如图如图416所示，能产生感应电流的是所示，能产

17、生感应电流的是()A磁铁向下运动磁铁向下运动B磁铁停在线圈中不动磁铁停在线圈中不动C磁铁向上运动磁铁向上运动D只要有磁铁就一定有电流只要有磁铁就一定有电流图图416AC3、如、如图图418所示，通有恒定电流的导线所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属线框共面，与闭合金属线框共面，第一次将金属线框由第一次将金属线框由平移到平移到，第二次将金属线框绕，第二次将金属线框绕cd边翻转到边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为1和和2，则，则()A12B12C12 D不能判断不能判断图图418C解析：选解析：选C.设线框在位置设线框在位置时的磁通量为时的磁通

18、量为1，在位置，在位置时的磁通量时的磁通量为为，直线电流产生的磁场在，直线电流产生的磁场在处比在处比在处要强，处要强，.将线框从将线框从平移到平移到，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以1|；将线框从；将线框从绕绕cd边转到边转到，磁感线分别是从线框，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以的正反两面穿过的，所以2|()|(以原来穿过以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负的为正，则后来从另一面穿过的为负)故正确选项为故正确选项为C.4、如图如图419所示，直导线中通以电流所示，直导线中通以电流I，矩形线圈与通电直，矩形线圈与通电直导线共面，下列情况中能产生

19、感应电流的是导线共面，下列情况中能产生感应电流的是()A电流电流I增大时增大时B线圈向右平动线圈向右平动C线圈向下平动线圈向下平动D线圈绕线圈绕ab边转动边转动图图419ABD5、如图、如图L为一根无限长的通电直导线，为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，为一金属环，L通过通过M的圆心并的圆心并与与M所在的平面垂直，且通以向上的电流所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则，则()A当当L中的电流发生变化时中的电流发生变化时，环，环中有感应电流中有感应电流B当当M左右平移时，环中左右平移时，环中有感应电流有感应电流C当当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流保持水平，在竖直方向上下移动时

20、环中有感应电流D只要只要L与与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流图图4110D6.6.矩形线圈矩形线圈ABCDABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在一个平面内，线圈的两位于通电长直导线附近，线圈与导线在一个平面内，线圈的两个边与导线平行。下列哪种情况线圈中产生感应电流？个边与导线平行。下列哪种情况线圈中产生感应电流？（1 1）在这个平面内，线圈远离或靠近长直导线时；）在这个平面内，线圈远离或靠近长直导线时；（2 2）在这个平面内，线圈沿着平行与导线的）在这个平面内，线圈沿着平行与导线的方向上下方向上下运动时；运动时；（3 3）线圈以）线圈以ABAB边为轴转动时；边为轴转动时；（4 4）线圈以）线圈以ADAD边为轴转动时；边为轴转动时；（5 5）线圈以长直导线为轴转动时；）线圈以长直导线为轴转动时；（6 6）长直导线中的电流发生变化时；）长直导线中的电流发生变化时；（7 7）在中心点不变的情况下，把）在中心点不变的情况下，把矩形线圈矩形线圈ABCDABCD拉成圆形时。拉成圆形时。答案：（答案：（1 1）（）（3 3）（）（4 4）（）（6 6）（）（7 7）