物理电磁感应现象导学案

这是一份物理电磁感应现象导学案，共8页。
一、电磁感应现象的发现
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。
3．电磁感应
法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应现象，由电磁感应现象产生的电流叫作________。
4．发现电磁感应现象的意义
(1)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的方法，打开了电气化的大门。
(2)电磁感应的发现铸就了电磁学研究的基石，丰富和完善了人们的世界观。
如图所示，法拉第用该装置探究磁生电。开关一直闭合时，小磁针不偏转，只有开关闭合或开关断开瞬间，小磁针才偏转，将铁芯换成木头，小磁针仍然发生偏转。
(1)该装置中有几个回路，回路中都有电源吗？
(2)怎样检验回路中是否产生了电流？
(3)铁芯换成木头，说明左侧回路中的电流是右侧电源供给的吗？
(4)开关一直闭合时，电流稳定，磁场稳定，磁能生电吗？只有开关断开和闭合瞬间，小磁针才偏转，说明什么样的磁场可以生电？
例1 (多选)下列说法正确的是( )
A．发现电磁感应现象的科学家是奥斯特，发现电流磁效应的科学家是法拉第
B．奥斯特的思维和实践没有突破当时人类对电和磁认识的局限性
C．产生感应电流的原因都与变化或运动有关
D．电磁感应现象的发现使人们找到了“磁生电”的方法，开辟了人类的电气化时代
1．奥斯特的“电生磁”
奥斯特实验中，通电导线南北方向放置，导线下面平行放置的小磁针发生了偏转。电流的磁效应显示了通电导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系。
2．法拉第的“磁生电”
“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现的现象，法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
二、产生感应电流的条件 电磁感应的应用
实验1：闭合电路的部分导体切割磁感线
导体棒左右平动、上下平动，观察电流表的指针，把现象记录在表中。
实验2：向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表中。
实验3：模拟法拉第的实验
如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。
思考三个实验的共同特点是什么？(提示：从磁通量角度考虑)
1．产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的________，闭合回路中就有感应电流产生。
2．电磁感应的应用
(1)电磁感应在生活中常见的应用有：________、________、漏电保护开关、磁悬浮列车等。
(2)汽车防抱死制动系统由________传感器、________模块和电磁阀三个部分组成，转速传感器是利用电磁感应现象来测量车轮的转速。
(3)无线充电技术是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术。电磁感应是目前实现无线充电的一种重要技术途径。
例2 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)请使用两根导线，将电路补充完整。
(2)此实验中使用的电表应是________。(填选项前的字母)
A．灵敏电流表计
B．大量程的电压表
C．倍率适宜的欧姆表
(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中后不动，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，会使电表的指针静止在中央零刻度
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
例3 (2024·清远市高二期末)下列哪项技术应用了电磁感应原理( )
三、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，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。
例4 (2024·汕头市高二月考)下列四幅图中，A图中条形磁铁以恒定的速度沿水平方向穿过导体环；B图中两导体棒以相同的速度沿水平方向在导轨上向左运动；C图中的导体框沿竖直轴线以恒定的角速度转动；D图中两导体棒以相同的速度沿水平方向在导轨上向左运动。在电路中有感应电流产生的是( )
例5 (多选)(2023·中山市华侨中学高二期中)线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，组成如图所示的电路，开始时，开关K1、K2均断开，下列操作能使电流表指针偏转的是( )
A．先闭合K1，稳定后再闭合K2
B．先闭合K2，过一会儿再闭合K1
C．K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K1
D．K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K2
例6 (2024·江门市高二月考)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图甲把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，长直导线正下方平行于导线放置一个小磁针；如图乙两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计。实验中可能观察到的现象是( )
A．图甲中，只要A线圈中电流足够强，小磁针就会发生偏转
B．图甲中，线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转
C．图乙中，开关S接通时，可能使线圈B中产生感应电流
D．图乙中，开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时，不可能使线圈B中产生感应电流
判断电磁感应现象是否发生的一般流程：
(1)判断研究的回路是否闭合；
(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定穿过该回路的磁通量Φ是否变化；
(3)磁通量变化与感应电流的产生
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Φ不变→无感应电流,Φ变化→\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(回路闭合，有感应电流,不闭合，无感应电流))))
第三节 电磁感应现象
一、
1．奥斯特 2.法拉第 3.感应电流
讨论与交流
(1)两个回路，左侧回路没有电源。
(2)利用电流磁效应检验是否产生电流。
(3)不是。
(4)稳定的磁场不能生电；只有变化的磁场才能生电。
二、
实验3：
产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。
实验1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2中：磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了穿过线圈B的磁通量的变化，产生了感应电流。
实验3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，从而引起穿过线圈B的磁通量变化，产生了感应电流。
梳理与总结
1．磁通量发生变化
2．(1)发电机 电话
(2)轮速 电子控制
例1 CD
例2 (1)见解析图 (2)A (3)BD
解析 (1)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)本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生。
(3)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中后不动，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。
例3 D [复印机是通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面，A正确；油罐利用车尾的铁链导走车内的静电，B正确；当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体，这样带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全，C正确；手机无线充电，则是利用电磁感应原理，D错误。]
例4 D [A图中，由于导体环不闭合，不会产生感应电流，故A错误；
B图中，由于两棒的速度相同，则穿过闭合电路的磁通量不发生改变，不会产生感应电流，故B错误；
C图中，由于导体框与磁场方向平行，则穿过导体框的磁通量始终为零，导体框中没有感应电流，故C错误；
D图中，两导体棒相当于电源，与导轨构成的闭合回路的磁通量发生改变，因此电路中会产生感应电流，故D正确。]
例5 BC [先闭合K1，稳定后再闭合K2，L2中的磁通量不会变化，不会产生感应电流，不能使电流表指针偏转，故A不符合题意；先闭合K2，过一会儿再闭合K1，L1中的磁通量增大，引起L2中的磁通量增大，会产生感应电流，能使电流表指针偏转，故B符合题意；K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K1，L1中的磁通量减小，引起L2中的磁通量减小，会产生感应电流，能使电流表指针偏转，故C符合题意；K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K2，L2中不会产生感应电流，不能使电流表指针偏转，故D不符合题意。]
例6 C [根据电磁感应现象可知，线圈B中若要产生感应电流，需要穿过线圈的磁通量发生变化，则需要线圈A中电流发生变化，调节滑动变阻器阻值、开关闭合或者断开瞬间，都会使线圈B中产生感应电流，从而使小磁针发生偏转。题图甲中，若A线圈中电流足够强，若电流不变，则小磁针就不会发生偏转，选项A错误；题图甲中，线圈A和电池断开瞬间，A中电流变化，会在B中产生感应电流，则小磁针会偏转，选项B错误；题图乙中，开关S接通时，A中电流变化，可能使线圈B中产生感应电流，选项C正确；题图乙中，开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时，A中电流变化，可能使线圈B中产生感应电流，选项D错误。]
导体棒的运动
表针的摆动情况
导体棒的运动
表针的摆动情况
向右平动
摆动
向上平动
不摆动
向左平动
摆动
向下平动
不摆动
结论：只有左右平动，导体棒切割磁感线时，才有电流产生；上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。
磁铁的运动
表针的摆动情况
磁铁的运动
表针的摆动情况
N极插入线圈
摆动
S极插入线圈
摆动
N极停在线圈中
不摆动
S极停在线圈中
不摆动
N极从线圈中抽出
摆动
S极从线圈中抽出
摆动
结论：磁铁相对线圈运动时，有电流产生；磁铁相对线圈静止时，没有电流产生
操作
现象
开关闭合瞬间
有电流产生
开关断开瞬间
有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器的滑片不动
无电流产生
开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片
有电流产生
结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生