133電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用(學(xué)案)-高中物理人教版(2023年)必修第三冊

電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用[核心素養(yǎng)·明目標(biāo)]核心素養(yǎng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流的概念。通過仿照法拉第的試驗，歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。學(xué)會通過現(xiàn)象分析歸納事物本質(zhì)特征的科學(xué)思維方法。經(jīng)受感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動，提高分析論證力量。艱辛、勇于探究的科學(xué)精神?？茖W(xué)、技術(shù)對人類文明的推動作用。學(xué)問點一劃時代的覺察1．奧斯特覺察的電流的磁效應(yīng)，證明白電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象是有聯(lián)系的。2．1831過程中才能消滅的效應(yīng)。3流。1：思考辨析(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)法拉第覺察了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)法拉第完成了“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想。學(xué)問點二產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1．探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件試驗裝置

(√)(√)試驗過程

開關(guān)和變阻器的狀態(tài)開關(guān)閉合瞬間開關(guān)斷開瞬間

B中是否有電流有有開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動 無開關(guān)閉合時，快速移動滑動變阻器的滑片 有2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：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。電路閉合、磁通量變化，是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個條件，缺一不行。閉合電路中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。2：思考辨析(正確的打“√”，錯誤的打“×”)閉合線圈內(nèi)有磁場，就有感應(yīng)電流。穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化，肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)閉合線圈和磁場發(fā)生相對運動，不肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。學(xué)問點三電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1．最早的發(fā)電機：法拉第的圓盤發(fā)電機。

(×)(√)(√)電廠里的發(fā)電機、生產(chǎn)和生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是依據(jù)電磁感應(yīng)制造的。1電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件甲乙 丙保持線框平面始終與磁感線垂直，圖甲中線框在磁場中上下運動；圖乙中線框在磁場局部插入線圈中。感應(yīng)電流？感應(yīng)電流？條形磁鐵向左右運動時(圖丙)，電流計的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)？為什么？提示：(1)圖甲中，線框在磁場中上下運動的過程中，導(dǎo)體沒有切割磁感線，穿過線框的磁通量沒有發(fā)生變化，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生。圖乙中，線框在磁場中左右運動的過程中，盡管導(dǎo)體切割磁感線，但是整個線框都處在磁場中，穿過線框的磁通量沒發(fā)生變化，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生。發(fā)生偏轉(zhuǎn)。閉合螺線管線圈中磁通量發(fā)生變化。1．電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件①電路閉合；②磁通量變化。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)：電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，假設(shè)電路閉合則有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(4)能量轉(zhuǎn)化：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。2．常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種狀況推斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程(1)確定爭論的閉合回路；弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ；磁通量變化與感應(yīng)電流的產(chǎn)生：Φ不變→無感應(yīng)電流 回路閉合，有感應(yīng)電流不閉合，無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢磁通量的變化1】如下圖，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在瘦長磁鐵N保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在這個過程中，線圈中的磁通量()是增加的C．先增加，后削減

是削減的D．先削減，后增加DN極四周磁感線的分布狀況如下圖，由圖可知線圈中磁通量是先削減，后增加，選項D由公式＝BcosθΦ的變化是由S或θΦ的變化是由哪一個量的變化引起的，然后依據(jù)此量的變化狀況分析磁通量的變化狀況。感應(yīng)電流有無推斷【典例2】如下圖，矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運動中，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )A BC D[AB故產(chǎn)生感應(yīng)電流；C、D推斷電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的思路[跟進訓(xùn)練]1．(角度一)如下圖，通電螺線管水平固定，OO′為其軸線，a、b、c三點在該軸線上，在這三點處各放一個完全一樣的小圓環(huán)，且各圓環(huán)平面垂直于OO′軸。則關(guān)于這三點的磁感應(yīng)強度B、B、B的大小關(guān)系及穿過三個小圓環(huán)的磁通量Φ、Φ、Φ

的大小關(guān)系，a b c a b c以下推斷正確的選項是( )A．B＝B＝B，Φ＝Φ＝Φa b c a b cB．B＞B＞B，Φ＜Φ＜Φa b c a b cC．B＞B＞B，Φ＞Φ＞Φa b c a b cD．B＞B＞B，Φ＝Φ＝Φa b c a b c[由通電螺線管的磁場分布特點可知，a、b、c三點的磁感應(yīng)強度B、B、B的大小a b c關(guān)系為B＞B＞BΦ＝BS可知，Φ＞Φ＞Φ，a b c a b cA、B、DC2．(角度二)(2023·濟南一中期中)(多項選擇)如下圖，導(dǎo)線ab和cd相互平行，則在以下狀況下導(dǎo)線cd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是( )開關(guān)S開關(guān)S是閉合的，但滑片向左滑動開關(guān)S是閉合的，但滑片向右滑動開關(guān)S始終閉合，且滑片靜止不動ABC[導(dǎo)線abcdABC2電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用了解法拉第的圓盤發(fā)電機。法拉第的圓盤發(fā)電機的工作原理是什么？提示：在圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤上任一半徑方向的電路都會在磁場中轉(zhuǎn)過一面積引起磁通面上應(yīng)形成從中心到邊緣各處都有的半徑方向上的電流。電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用格外廣泛，如磁懸浮列車、發(fā)電機、變壓器、手機的無線充電技術(shù)、感應(yīng)焊接、電感器、電磁爐、電視、手機和收音機等的信號收發(fā)、感應(yīng)磁卡的信號傳輸?shù)?。下面以其中幾個應(yīng)用為例具體說明。應(yīng)用實例發(fā)電機話筒金屬探測器電磁爐

原理圖 說明期性變化，產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流起振動，線圈在永久磁體的磁場中切割磁感線，從而形成微弱的電流，再經(jīng)過放大電路將輸入信號放大后輸出探測器中有一個通有大小和方向都變化的電流的放射線圈，當(dāng)放射線圈四周有金屬物時，過來影響接收線圈中的電流，使探測器報警陶瓷板下面的線圈接入大小和方向都變化的電流以后，會形成變化的磁場，鐵鍋、不銹鋼鍋的底部在變化的磁場中產(chǎn)生環(huán)狀的感應(yīng)電流，讓鍋底快速發(fā)熱，實現(xiàn)對食物的加熱【典例3】(多項選擇)(2023·北師大附中期中)動圈式話筒和磁帶錄音機都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，如圖甲所示是話筒原理圖，如圖乙所示是錄音機的錄音、放音原理圖，由圖可知( )甲乙A．話筒工作時磁體不動線圈振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流B．錄音機放音時變化的磁場在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流C．錄音機放音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場D．錄音機錄音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場ABDA磁，即利用了電流的磁效應(yīng)原理，放音時是磁生電，即利用了電磁感應(yīng)原理，B、D正確，C錯誤。][跟進訓(xùn)練]3．(多項選擇)(2023·華中師大一附中期中)主持節(jié)目、演唱常用到話筒，其中有一種動圈式話筒如下圖其工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以下說法正確的選項是( )A．該傳感器是依據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B．該傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量會轉(zhuǎn)變D．膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流BC將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺且罁?jù)電磁感應(yīng)原理工作的，A、D，B、C1．(多項選擇)以下說法正確的選項是( )A．覺察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是奧斯特，覺察電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是法拉第B．奧斯特的思維和實踐沒有突破當(dāng)時人類對電和磁生疏的局限性C．產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣由都與變化或運動有關(guān)D．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的覺察使人們找到了“磁生電”的方法，開拓了人類的電氣化時代CD[奧斯特覺察了電流的磁效應(yīng)，他的思維和實踐突破了人類對電與磁生疏的局限性，B錯誤；覺察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是法拉第，A錯誤；產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣由都與變化或運動有關(guān)，C正確；電磁感應(yīng)現(xiàn)象的覺察，宣告了電磁學(xué)的誕生，開拓了人類的電氣化時代，D一個匝數(shù)為n、面積為S的閉合線圈置于水平面上，假設(shè)線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度在時間t內(nèi)由豎直向下從B1A．n(B－B)S

削減到零再反向增加到B則線圈內(nèi)的磁通量的變化量ΔΦ為( )2B．n(B＋B)S2 1 2 1C．(B－B)S D．(B＋B)S2 1 2 1[設(shè)末狀態(tài)的磁通量Φ＝BΦ＝－B2 2 1 1則線圈內(nèi)的磁通量的變化量ΔΦ＝(B＋B)SDA、BC2 1在如下圖的試驗中，能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況是( )磁鐵靜止在線圈上方B．磁鐵靜止在線圈右側(cè)C．磁鐵靜止在線圈里面D．磁鐵插入或抽出線圈的過程D[磁鐵靜止在線圈上方、右側(cè)和里面，穿過閉合電路的磁通量均不發(fā)生變化，但磁鐵插入或抽出時，穿過閉合電路的磁通量變化，應(yīng)選項D繞軸轉(zhuǎn)動(ad邊向里)，D．從紙面對紙外做平動，E．向上平動(線圈有個缺口)，推斷線圈中有沒有感應(yīng)電流？A B C D E[解析]在直導(dǎo)線電流磁場中的五個線圈，原來磁通量都是垂直紙面對里的，對直線電流來說，離電流越遠(yuǎn)，磁場就越弱。向右平動，穿過線圈的磁通量沒有變化，故線圈中沒有感應(yīng)電流。B．向下平動，穿過線圈的磁通量削減，必產(chǎn)生感應(yīng)電流。C．繞軸轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量變化(開頭時削減)，必產(chǎn)生感應(yīng)電流。D．離紙面越遠(yuǎn)，線圈中磁通量越少，線圈中有感應(yīng)電流。E．向上平動，穿過線圈的磁通量增加，但由于線圈沒有閉合，因此無感應(yīng)電流。[答案]A、E中無感應(yīng)電流，B、C、D中有感應(yīng)電流。5．情境：如下圖，一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強磁場中。問題：以下狀況下能使圓盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(b)圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動；(2)圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動。[解析](1不發(fā)生變化，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。中的磁通量發(fā)生變化，圓盤中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。[答案]見解析回歸本節(jié)學(xué)問，自我完成以下問題：1．什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？提示：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。假設(shè)平面跟磁場方向不垂直，該如何計算磁通量呢？提示：可以作出該平面在垂直于磁場方向上的投影平面，設(shè)兩平面之間的夾角為θ，則磁通量Φ＝BScosθ。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？提示：閉合回路的磁通量發(fā)生變化。法拉第提醒電磁感應(yīng)規(guī)律英國的法拉第(1791－1867)是19世紀(jì)電磁爭論領(lǐng)域中最宏大的試驗家。法拉第是一個鐵匠的兒子。從小并沒有受過正規(guī)的教育，按他自己的話說：“我所受在家里和街道上。”由此可見，法拉第能取得巨大的成就是他不斷努力的結(jié)果。1920歐洲各國。面對他國的科學(xué)成就，英國著名雜志《哲學(xué)年鑒》的主編不甘落后，于1821年特意邀請著名化學(xué)家戴維撰寫此方面的文章，法拉第從其他領(lǐng)域的爭論課題漸漸轉(zhuǎn)向電磁學(xué)方面。182193應(yīng)出電流。1822年法拉第在日記中寫下了他的光輝思想：“磁能轉(zhuǎn)化成電。”從這一年起，路，他進展了近十年的“磁生電”試驗。在工作日記中寫下了大量的毫無結(jié)果的失敗記錄，想。法拉第堅持寫工作日記幾十年，直到生命的終結(jié)，這在科學(xué)史上也是少見的。18311124命名為“電磁感應(yīng)”。至此，法拉第作出了科學(xué)史上的宏大奉獻——提醒了電磁感應(yīng)規(guī)律。1832年，在俄國工作的物理學(xué)家楞次(1804－1865)，知道了法拉第爭論“磁生電”取得了成