第二节 感应电流产生的条件

探究感应电流产生的条件一、奥斯特梦圆“电生磁”蒸汽机摩擦生热哲学家康德:“各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的.”

1803年,奥斯特指出:“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。”1820年4月一次演讲中,奥斯特无意中发现小磁针发生偏转.这种作用称为电流的磁效应.突破了认识的局限性:电与磁是有联系的！对称性的思考……二、法拉第心系“磁生电”法拉第电电静电感应磁磁磁化电磁电流磁效应磁电感应?法拉第日记未显示作用毫无反应不行

1822年的一篇日记里留下了“由磁生电”这样闪光的思想.魂牵梦绕的法拉第:“从通常的磁获得电的希望,曾在各个时期促使我通过实验进行考察……”1831年8月29日开关电池组电流计在给一个线圈通电或断电的瞬间,在另一个线圈中也出现了电流.寻找10年之久的“磁生电”的效应终于被发现了.成功属于坚持不懈的有心人!

1822年12月,1825年11月,1828年4月做过的三次集中实验研究,然而均以失败告终.是因为在这些实验中使用的都是恒定电流产生的恒定的磁场.

1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。五种类型可以引起感应电流: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。从此人类进入了电气化时代：壮美的都市夜景电是怎样产生的呢?长江三峡水电站全景世界上最大的水电站台亚洲最大的风力发电站新疆风力发电站新西兰地热发电站一、回忆与联想磁通量定义？物理意义？φ=BSφ=BScos

θ特别提醒：1、φ=BS（B┴S)2、φ=0（B//S）3、φ=BScosθ复习：磁通量的定义？哪些情况可引起磁通量的变化？磁通量正负的含义？Φ=BS(S为垂直于B方向的投影面积即为有效面积）B、S、二者夹角标量，表示磁场从哪个面进入若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负.abdc思考：哪些情况可以引起磁通量的变化？磁通量变化一般包括3种情况：1、B不变，S变化2、S不变，B变化3、B、S都变化（或B、S都不变但B、S的夹角变化即线圈在磁场中转动）S变化，B不变S不变，B变化S、B均不变，S、B间夹角变化1、发现了电生磁，电流周围存在磁场（电流的磁效应）；运用逆向思维认为磁能生电，并与1831年发现，产生的电流叫。他把引起电流的原因概括为五类：、、、电磁感应前两节发现条件奥斯特法拉第电磁感应现象感应电流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G电源1831年,法拉第的成功实验“磁生电”是在变化、运动过程中才能出现的效应！提出问题：

“有电就有磁”，那么是不是“有磁就有电”呢？

探究课题：

由磁场产生电流的条件是什么呢？猜想一：有磁就有电

猜想二：有磁不一定有电1、实验的内容是什么？2、实验的电路图？实验一：闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动问题：假如ab棒不动，还能设法产生感应电流吗？1、让导线在磁场中静止，用较弱的磁体，生电吗？2、让导线在磁场中静止，用较强的磁体，生电吗？3、让导线在磁场中静止，不用单根导线，用多匝导线的线圈，生电吗？4、使导线沿不同方向，哪种情况能生电？导体棒的运动情况表针的摆动情况左右运动上下平动摆动实验一：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动不摆动实验结论：当导体棒左右运动时，切割磁感线，有电流产生；导体棒上下平动时，不切割磁感线，没有电流产生。问题：是不是一定要导体去切割磁感线即导体运动磁场不动才能产生感应电流呢？思考：1、科拉顿的这次尝试中，在他插入和拔出磁铁的过程中，线圈有没切割磁感线？2、线圈中会不会产生感应电流？N极插入时N极拔出时S极插入时S极拔出时磁铁不动时穿过螺线管的磁通量电流增大不变减少增大减少有无有有有实验二：把磁铁插入螺线管或从螺线管拔出磁铁的运动情况表针的摆动情况插入瞬间拔出瞬间停在线圈中摆动不摆动摆动实验结论：磁铁插入和拔出的瞬间，螺线管中的每一线圈都切割磁感线，有电流产生；磁铁停在螺线管中时，没切割磁感线，无电流产生。VV问题：上面两组实验有什么共同点？磁场和闭合回路都发生相对运动比较分析只有磁铁和线圈发生相对运动时，才有电流产生。想一想：这个结论是不是普遍适用的呢？问题：

“闭合电路的一部分导体切割磁感线”是不是产生感应电流的必要条件呢？结论：无论是导体运动，还是磁场运动，只要闭合电路的一部分导体切割了磁感线，电路中就有电流产生结论：产生感应电流的原因可能与磁场的变化有关，与导体是否切割磁感线无关3、实验电路图：结论：导体与磁场保持相对静止，改变导体所在处的磁场的强弱，也可能产生感应电流实验设计：1、实验目的：使用不切割磁感线的方法产生感应电流2、实验器材：电源、电键、电流表、滑动变阻器、大线圈、小线圈、导线

条形磁铁的磁场通电螺线管的磁场替换后实验！电路相互独立！实验3：模拟法拉第实验BB实验3：模拟法拉第实验问题1：你认为通电螺线管A静止在螺线管B内，会在B回路中产生感应电流吗？问题2：如何操作才能在B回路中产生感应电流？操作现象开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变阻器不动开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片实验结论：只有当线圈A中电流发生变化时，线圈B中才会有电流产生。有电流有电流有电流无电流实验结论：即使大线圈与小线圈无相对运动，导体不切割磁感线，但当小线圈中电流变化时，大线圈所在处的磁场变化，大线圈中就有电流产生。问题：导体所处的磁场可以认为是一个匀强磁场，导体左右运动时，对于导体所在的闭合电路来说有什么变化？

实验1结论Ｂ不变，S变化磁感线条数变化分析论证：磁通量变化！磁铁插入时，面积不变线，圈中的磁场增强。磁铁抽出时，面积不变线，线圈中的磁场减弱。磁通量变化！探究：从两幅图你能得到什么结论？

实验2结论Ｂ变化，S不变磁感线条数变化A绕圈中电流增大时，B线圈中的磁场增强。A绕圈中电流减小时，B线圈中的磁场减弱。磁通量变化！探究：对比两幅图你能得到什么结论？

实验3结论Ｂ变化，S不变磁感线条数变化思考:

通过以上几个产生感应电流的实验，我们能否寻找它们之间的共同之处，并从本质上概括出产生感应电流的条件?实验1Ｂ不变，S变化φ变化了即磁感线条数变化实验2Ｂ变化，S不变φ变化了即磁感线条数变化实验3Ｂ变化，S不变φ变化了即磁感线条数变化三个实验分析你现在能从上面表格总结到什么结论？思考：磁通量的表达式是什么？闭合回路的一部分切割磁感线条形磁铁相对于螺线管动A线圈中电流发生变化Φ（Φ=BS）变化

闭合回路中有电流产生S变化B变化B变化直观表现为：当穿过闭合回路的磁感线条数变化时,就有感应电流产生。只要穿过闭合电路的磁通量变化,就有感应电流.结论：磁通量变化包括以下3种情况：1、B不变，S变化2、S不变，B变化3、B、S都变化（或B、S不变，但B、S的夹角变化）产生感应电流的条件有以下2个：1、回路是闭合的2、回路里的磁通量Φ一定要变化1、φ=BS（B┴S)2、φ=0（B//S）3、φ=BScosθ学法指导

闭合电路中是否有感应电流产生不是取决于穿过闭合电路的磁通量“有不有”，而是取决于磁通量“变不变”。判断能否产生感应电流的方法：(1)首先看电路是否闭合，电路不闭合不能产生感应电流．(2)当电路闭合时，看此闭合电路中的磁通量是否变化(穿过该电路的磁感线的条数是否发生变化)．磁通量增大或减小时才能产生感应电流．产生感应电流对应一个过程，而不是一个状态．特别提醒：首先一定要判断回路的φ是不是从0开始增加1、关于感应电流,下列说法中正确的是（）A．只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流AD典型例题：2、下述说法的正确是（）A．当线圈中的磁通量发生变化时，一定有感应电流产生。B．当线圈中的磁通量很大时，就有感应电流。C．线圈中没有感应电流，是因为线圈中没有磁场D．当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就有感应电流产生。D3．思考判断(1)只要闭合导体内有磁通量，闭合导体回路中就有感应电流产生．()(2)只要闭合导体回路中有导体做切割磁感线运动，导体回路中就一定有感应电流．()(3)闭合线圈在磁场中运动，线圈中不一定会有感应电流．()××√4、如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合回路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是()A．线圈不动，磁铁插入线圈B．线圈不动，磁铁拔出线圈C．磁铁插在线圈内不动D．磁铁和线圈一块平动CD5．如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？有6．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）（2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）（3）线框绕轴线AB转动（图丙）。没有没有有7、把一个铜环放在匀强磁场中，使环的平面跟磁场的方向垂直（图4.2-12甲）。如果使环沿着磁场的方向移动的方向，铜环中是否有感应电流？为什么？如果磁场是不均匀的（图4.2-12乙），是否有感应电流？为什么？

没有有8、矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？如果矩形线框上下运动呢？绕AD轴转动呢？为什么？（注意：长直导线中电流越大，它产生的磁场越强；离长直导线越远，它的磁场越弱。）9．如图4－1－5所示，有两个同心导体圆环．内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流．当内环中电流逐渐增大时，外环中（）A．一定有电流B．不一定有电流C．一定没有电流D．无法确定A10．下列图中能产生感应电流的是（）B

解析：A中的磁通量不变，C、D中线圈中的磁通量始终为零，所以不产生感应电流．B中线圈中的磁通量减小，所以B有感应电流．11、(1)空间的磁场分布不变，而闭合电路的面积发生变化.如图4－1－1所示，左、右移动线圈时有感应电流产生．

(2)空间的磁场分布不变，闭合电路所围面积也不变，闭合电路所在平面与磁场方向的夹角发生变化．如图4－1－1所示线圈绕ab边、cd边、ad边、bc边转动时，线圈中皆有感应电流产生．图4－1－1

(3)闭合回路所围的面积不变，而空间分布的磁场发生变化，引起闭合电路中的磁通量变化．如图4－1－2所示，磁铁插入和拉出线圈时，电路中的磁通量发生变化而产生感应电流．

(4)闭合电路所围的面积变化的同时，空间分布的磁场也发生变化，引起闭合电路中磁通量变化．图4－1－212、现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图4－1－4连接，某同学如下操作中均发现电流表的指针发生偏转，用法拉第总结的五种引起感应电流方法，对产生的原因描述正确的是(）A．闭合与打开开关均发现指针偏转，是变化的电流引起的B．闭合开关，线圈A向上拔出与向下插入时指针偏转，是运动的恒定电流引起的C．闭合开关，线圈A中的铁芯拔出与插入，指针偏转是变化的电流引起的D．闭合开关，滑动滑动变阻器滑片，指针偏转的原因是运动恒定电流引起的图4－1－4AB

解析：法拉第在实验中总结出的五种引起感应电流的原因是：变化的磁场，变化的电流，运动的恒定电流，运动的磁场，在磁场中运动的导体．答案：AB1、下列图中能产生感应电流的是针对训练：

2、如图所示，试确定导线中有无感应电流（图中的导线是闭合电路中的一部分）无电流无电流无电流有电流3、在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（）EFD5、如图所示，让闭合线圈由位置1通过一个匀强磁场运动到位置2。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？（可移动线框）1、如图所示，线圈abcd垂直于有界匀强磁场，且其有一半在磁场中，另一半在磁场外，则下列哪种情况可产生感应电流：()A.以ab边为轴转过60°B.以cd边为轴转过60°C.以ab边为轴转过1800的过程中，一直有感应电流D.以cd边为轴转过1800的过程中，一直有感应电流AD能力提升：2、如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作方法及相应的结果可能的是（）A.先闭合S2，后闭合S1瞬间，电流计指针偏转。B.S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转。C.先闭合S1，后闭合S2瞬间，电流计指针偏转。D.S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转。AD3、在一根铁棒P上套两个线圈A、B，如果给线圈A通以如图所示的甲、乙、丙、丁4种电流，在t1到t2这段时间内，哪种情况可以在线圈B中产生感应电流？为什么？乙、丙、丁5、闭合铜环与闭合金属框相接触放在匀强磁场中，如下图所示，当铜环向右移动时（金属框不动），下列说法中正确是的（）A．半圆egf

及半圆ehf

中都没有感应电流产生，因为圆环中磁通量没有发生变化B．金属框内没有感应电流产生，因为金属框内磁通量没有发生变化C．金属框ab

边中有感应电流，因为回路abfgea

中磁通量增加了D．以上分析都不对C

解析：铜环移动时，铜环与金属框中的