13.3 电磁感应现象及应用 课件-2022-2023学年高二物理上学期人教版2019必修第三册

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“磁生电”？“电能生磁”！一、划时代的发现人们从电流磁效应的对称性角度，想到：既然电流能够产生磁场，为什么不能用磁场产生电流呢？

很多科学家在此做了大量的研究和实验。其中法拉第——这位坚信大自然是和谐统一的物理学家、化学家，为此进行了长达10年的探索。他进行了很多次尝试，经历了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。法拉第实验1831年,法拉第的成功实验法拉第寻找10年的”磁生电”终于发现一、划时代的发现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。他把“磁生电”的现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。奥斯特梦圆:“电”生“磁”(机遇总是垂青那些有准备的人）法拉第心系：“磁”生“电”(成功总是属于那些坚持不懈的人）一、划时代的发现

当初，奥斯特发现电流的磁效应时，法拉第曾赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”公正地说，法拉第与奥斯特应该共享这样的荣誉。电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。可以说这是“划时代的发现”。实验操作实验现象（有无电流）分析论证导体棒静止闭合电路在磁场中围成的面积

时，电路中有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1：二、产生感应电流的条件磁铁的运动实验现象（有无电流）分析论证插入线圈线圈中的磁场

时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场

时，线圈中无感应电流

静止不动从线圈中抽出探究2：二、产生感应电流的条件G－＋++-实验操作实验现象（线圈B中有无电流）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B中无感应电流开关断开瞬间开关闭合，滑动变阻器滑片不动开关闭合，移动滑动变阻器的滑片开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合，迅速移动滑片复原再做二、产生感应电流的条件探究3：模拟法拉第实验

闭合开关，断开开关，开关闭合和断开瞬间，指针摆动。表明产生了感应电流

闭合开关后，A中电流不变时，电流表指针不动。B中无感应电流。移动滑动变阻器的滑片。A中电流变化，电流表指针摆动，表明线圈B中有感应电流。二、产生感应电流的条件探究3：模拟法拉第实验（视频）

面积S变化磁场B变化二、产生感应电流的条件磁场B变化总结3个实验：产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。“磁感线”磁铁实验验证1：

线圈向上运动时，我们控制线圈面积大小，使线圈紧贴着磁感线模型向上运动。保证穿过线圈的磁感线条数不变，也就是磁通量不变。

灵敏电流计指针没有发生偏转！即使回路面积S和磁场B都发生变化，但磁通量不变也不会产生感应电流。

二、产生感应电流的条件对比：问题：哪个更具有普遍意义？闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。（初中）当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流。（高中）切割磁感线一定会产生感应电流吗？我们通过下面的问题寻找答案二、产生感应电流的条件1234问题：闭合线圈由位置1穿过匀强磁场运动到位置4，线圈在运动过程中什么时候有感应电流？2—3过程无感应电流1—2，3—4过程有感应电流

由此可见，切割磁感线不一定会产生感应电流，只有引起磁通量变化的切割运动才会产生感应电流。初中所学是一种特殊情况。二、产生感应电流的条件这是一个电磁铁，通电之后我们可以把内部区域近似为匀强磁场，线圈与灵敏电流表连接，形成闭合回路。条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。理解：（1）闭合电路（2）磁通量发生变化如何使闭合回路的磁通量变化：面积变化、磁场变化、夹角变化二、产生感应电流的条件实验1：操场上两名同学摇绳，绳子是由多根导线绕制成的，导线两端与电流表连接，形成闭合回路。摇绳时电流表指针摆动，说明了什么？三、趣味实验及应用实验2：实验室的门上挂有线圈，线圈两端与电流传感器、计算机连接，形成闭合回路。一名同学开关门时，电流传感器显示出电流随时间的变化。三、趣味实验及应用用万用表的交流50V电压档，测原线圈两端电压5.0V（电源输出电压）、副线圈不同接线柱之间的电压10.0V，43.0V。我们看到变压器可以传递能量，还可以改变电压。ABAB实验3：变压器实验

这是变压器的示意图。当左侧A线圈中有变化的电流时，会在右侧B线圈中产生变化的磁场，使得B线圈磁通量变化，产生电磁感应现象。左侧线圈也叫原线圈，右侧线圈也叫副线圈。原、幅线圈互不接触，通过电磁感应现象就可以实现电能的传递。三、趣味实验及应用

变压器在生活中有很重要的应用（现在一般封闭在变电箱中）街头变压器手机充电器中的变压器变压器液晶电视主板中的变压器三、趣味实验及应用实验3：变压器实验在远距离输电中变压器发挥了重要的作用输电过程示意图一次高压变电站发电站二次高压变电站升压变压器低压变电站其他用户工厂在远距离输电过程中也离不开变压器。这是远距离输电过程示意图，我们看到输电过程中多次用到了变压器。在今后的学习中我们还能学习到，在输电过程中变压器发挥了重要的作用。三、趣味实验及应用实验3：变压器实验4、电磁感应现象的应用—无线充电器

有些无线充电器也是利用电磁感应现象制成的（充电器相当于A线圈，手机内部相当于有B线圈）三、趣味实验及应用我们看到电磁感应现象还可以传递、放大声音信号。三、趣味实验及应用4、电磁感应现象的应用—无线传输2个线圈跟变压器的原、副线圈一样，不直接接触，就可以利用电磁感应现象传递电能。三、趣味实验及应用4、电磁感应现象的应用5、电磁感应现象的应用—发电机三、趣味实验及应用

这是一台实验室手摇发电机。主要由线圈、磁体、皮带、转动手柄构成。

法拉第圆盘发电机电磁铁多股导线框

说到发电机，我们必须介绍法拉第根据电磁感应现象发明的世界上最早的发电机——圆盘发电机

关于圆盘发电机历史上还有一个小故事，1831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缘分别连在“电流表”的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指针随之摆动。当时在场的一位贵妇人取笑地问：“先生，您发明的这个东西有什么用呢？”法拉第平静地反问：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？的确，这个新生“婴儿”看起来有点寒酸，它产生的电流甚至不足以让一只小灯泡发光。后来的人们在此基础上，把永磁体改成了电磁铁，把铜盘改成多组导线框，就制成了功率较大的发电机。三、趣味实验及应用5、电磁感应现象的应用—发电机

三峡电站是世界上最大的水利发电工程，2020年6月21日，34台机组全部并网发电，实现2020年首次全开运行，每日发电量将近4亿千瓦时。足够点亮半个中国。5、电磁感应现象的应用—发电机三峡发电机组三、趣味实验及应用

电学之父交流电之父

课堂小结

电磁感应现象在从科学到技术的转变过程中！不断改变人类社会，造福人类！由于法拉第的伟大贡献，他被尊称为“电学之父”、“交流电之父”！根据法拉第的电磁感应现象制造的最早的发电机这个新生的“婴儿”，已经成长为改变世界面貌的“巨人”。它开辟了人类社会的电气化时代。已经成为当今社会不可或缺的一项技术。如果今天还有人问这有什么用？相信同学们都可以给她满意的答案！三、趣味实验及应用1．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（）A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生B．闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流C．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流D．只要有穿过电路的磁通量，电路中一定就有感应电流产生C2．如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是（）A．向右平动（ad边还没有进入磁场）B．向上平动（ab边还没有离开磁场）C．以bc边为轴转动（ad边还没有转入磁场）D．以ab边为轴转动（转角不超过90°）A3．如图所示，条形磁铁放置在金属圆环的正中央，圆环和小型条形磁铁处在同一平面内，轴线OO'与圆环平面重合。现要在圆环中产生感应电流，下列办法中可行的是（）A．让磁铁绕其轴OO'转动60°B．让环在纸面内绕环心顺时针转动60°C．让环沿纸面向上移动一小段距离D．让磁铁绕其几何中心在纸平面内顺时针转动60°A4．某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是（）A．线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B．线圈A从线圈B中拔出过程中，有感应电流C．线圈A停在线圈B中，有感应电流D．线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小ABD5．下列选项中的操作能使如图所示的三种装置产生感应电流的是（）A．甲图中，使导体棒AB顺着磁感线运动B．乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈C．丙图中，开关S保持闭合，使小螺