PAGE9-第三節電磁感應現象核心素養點擊物理觀念了解電磁感應現象，知道感應電流產生的條件?？茖W探究通過探究感應電流產生的條件的試驗，知道電磁感應現象及其產生的條件?？茖W看法與責任(1)了解法拉第發覺電磁感應現象的重大意義。(2)了解電磁感應現象發覺的歷史過程，體會科學家探究自然規律的科學看法和科學方法。eq\a\vs4\al(一、電磁感應現象的發覺)填一填(1)電磁感應法拉第把他發覺的磁生電的現象叫作電磁感應現象，由電磁感應現象產生的電流叫作感應電流。(2)發覺電磁感應現象的意義①使人們對電與磁內在聯系的相識更加完善，宣告了電磁學作為一門統一學科的誕生。②使人們找到了磁生電的條件，開拓了人類的電氣化時代。eq\a\vs4\al(二、產生感應電流的條件)1．填一填(1)探究導體棒在磁場中運動過程是否產生電流(如圖所示)：試驗操作試驗現象(有無電流)試驗結論導體棒平行磁感線運動無閉合回路包圍的面積變更時，回路中有感應電流；包圍的面積不變時，回路中無感應電流導體棒切割磁感線運動有(2)探究磁鐵在通電螺線管中運動過程是否產生電流(如圖所示)：試驗操作試驗現象(有無電流)試驗結論N(或S)極插入螺線管有螺線管中的磁場變更時，螺線管中有感應電流；螺線管中的磁場不變時，螺線管中無感應電流N(或S)極停在螺線管中無N(或S)極從螺線管中抽出有(3)模擬法拉第的試驗(如圖所示)：試驗操作試驗現象(線圈B中有無電流)試驗結論開關閉合瞬間有線圈B中磁場變更時，線圈B中有感應電流；線圈B中磁場不變時，線圈B中無感應電流開關斷開瞬間有開關保持閉合，滑動變阻器滑片不動無開關保持閉合，快速移動滑動變阻器的滑片有(4)感應電流產生的條件：只要穿過閉合回路的磁通量發生變更，閉合回路中就有感應電流產生。2．判一判(1)穿過閉合線圈的磁通量發生變更，肯定能產生感應電流。(√)(2)閉合線圈做切割磁感線運動，肯定能產生感應電流。(×)(3)閉合線圈和磁場發生相對運動，不肯定能產生感應電流。(√)3．想一想如圖所示的試驗裝置中，開關由斷開到閉合的瞬間，電流表指針是否搖擺？開關閉合后電路不變，電流表指針是否搖擺？快速調整滑動變阻器的滑片，電流表指針是否搖擺？提示：開關由斷開到閉合瞬間，線圈A中電流從無到有，電流產生磁場，穿過B的磁通量增大，B中產生感應電流，電流表指針搖擺，開關閉合后電路不變，穿過B的磁通量不變，B中無感應電流，電流表指針不搖擺?？焖僬{整滑動變阻器的滑片，A中電流發生變更，穿過B的磁通量變更，B中產生感應電流，電流表指針搖擺。eq\a\vs4\al(三、電磁感應的應用)填一填(1)汽車防抱死制動系統(ABS)①ABS系統的作用：為了防止汽車緊急制動時，因車輪被抱死，從而發生側滑。②ABS系統的組成：由輪速傳感器、電子限制模塊和電磁閥組成。其中輪速傳感器是利用電磁感應現象測量車輪轉速的。(2)無線充電技術：又稱為非接觸式感應充電，是利用供電設備干脆將電能傳送給用電器的技術。具有平安、耐用、便利等特點，還可應用于生物醫療。eq\a\vs4\al(探究一)eq\a\vs4\al(試驗：探究感應電流產生的條件)[重難釋解]1．產生感應電流的必要條件(1)電路必需是閉合電路。(2)穿過回路的磁通量發生變更。2．對產生感應電流條件的理解(1)不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變更，閉合電路中就有感應電流產生。(2)在閉合電路中有磁通量但不變更，即使磁場很強，磁通量很大，也不會產生感應電流。(3)產生感應電流的條件可以歸納為兩個：一個是電路本身的屬性，即電路必需是閉合的；另一個是穿過電路的磁通量必需發生變更。3．理解導體棒切割磁感線的方法(1)導體是否將磁感線“割斷”，假如沒有“割斷”就不能說切割。如圖所示，甲、乙兩圖中，導體都切割磁感線，而圖丙中，導體沒有切割磁感線。(2)即使導體“切割”了磁感線，也不肯定能產生感應電流。如圖所示，對于圖甲，盡管導體“切割”了磁感線(勻強磁場)，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發生變更，沒有感應電流；對于圖乙，導體框的一部分導體“切割”了磁感線，穿過線框的磁感線條數越來越少，線框中有感應電流；對于圖丙，閉合導體回路在非勻強磁場中運動，切割了磁感線，同時穿過線框的磁感線條數削減，線框中有感應電流。探究產生感應電流條件的試驗步驟如圖甲、乙、丙所示。(1)本試驗中，我們通過視察______________來推斷電路中是否有感應電流。(2)通過比較圖甲和丙可知，產生感應電流的一個條件是電路要________；通過比較圖________可知，產生感應電流的另一個條件是導體要在磁場中做切割磁感線運動。(3)若圖甲中AB棒不動，磁鐵左右水平運動，電路________(選填“有”或“無”)感應電流。(4)在產生感應電流的試驗中，將________能轉化為電能，生活中的________機就是依據上述原理工作的。[解析](1)試驗時，通過視察電流表的指針是否偏轉，來確定電路中是否產生感應電流。(2)甲電路是閉合電路，電流表的指針發生偏轉，說明電路中產生了感應電流。丙電路是斷開的，電流表的指針沒有偏轉，說明電路中沒有產生感應電流。由此可知，產生感應電流的一個條件是電路要閉合。另一個條件是導體要在磁場中做切割磁感線運動，甲試驗導體在磁場中做切割磁感線運動，乙試驗導體在磁場中運動不切割磁感線，由此比較可以確定要選用甲圖和乙圖。(3)在甲圖中，電路是閉合的，若AB棒不動，磁體運動，利用運動和靜止的相對性可以確定，AB棒也做切割磁感線運動，具備了感應電流產生的兩個條件，所以電路中有感應電流產生。(4)電磁感應現象中，消耗了機械能，得到了電能，利用電磁感應現象制成了發電機。[答案](1)電流表指針是否偏轉(2)閉合甲和乙(3)有(4)機械發電[素養訓練]1．[多選]下圖均為閉合線框在磁場中運動，請推斷能產生感應電流的狀況()解析：選CD產生感應電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發生變更，A、B沒有磁通量的變更，所以沒有感應電流，C、D是閉合回路，同時磁通量發生變更，所以產生感應電流。2．如圖是某愛好小組探討磁生電現象所需的器材。請你幫助該小組完成如下工作，用實線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動變阻器和開關連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路，并列舉出在試驗中變更副線圈回路磁通量，使副線圈回路產生感應電流的三種方式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。解析：實物連接如圖所示；使副線圈回路產生感應電流的方式有：①將原線圈A插入副線圈B中，合上(或斷開)開關瞬間；②合上開關后，將原線圈A插入副線圈B中或從副線圈B中抽出；③合上開關，將原線圈A插入副線圈B后，移動滑動變阻器的滑片。答案：見解析eq\a\vs4\al(探究二)eq\a\vs4\al(感應電流有無的推斷)eq\a\vs4\al([問題驅動])如圖，甲圖中磁鐵下方有一個閉合線圈，乙圖中通電導線右側有一個閉合線框。(1)甲圖中，線圈不動，磁鐵向下靠近線圈時，線圈中有無感應電流？提示：線圈中磁通量增大，有感應電流。(2)乙圖中，通電導線中的電流減小時，線框中有無感應電流？提示：線框中磁通量減小，有感應電流。[重難釋解]推斷有無感應電流的基本步驟(1)明確所探討的電路是否為閉合電路。(2)分析最初狀態穿過電路的磁通量狀況。(3)依據相關量變更的狀況分析穿過閉合電路的磁通量是否發生變更，常見的狀況有以下幾種：①磁感應強度B不變，線圈面積S發生變更，例如閉合電路的一部分導體切割磁感線時。②線圈面積S不變，磁感應強度B發生變更，例如線圈與磁體之間發生相對運動時或者磁場是由通電螺線管產生而螺線管中的電流變更時。③磁感應強度B和線圈面積S同時發生變更，此時可由ΔΦ＝Φ1－Φ0計算并推斷磁通量是否發生變更。④線圈面積S不變，磁感應強度B也不變，但二者之間的夾角發生變更，例如線圈在磁場中轉動時。如圖所示，矩形線框abcd由靜止起先運動，若要使線框中產生感應電流且磁通量漸漸變大，則線框的運動狀況應當是()A．向右平動(ad邊還沒有進入磁場)B．向上平動(ab邊還沒有離開磁場)C．以bc邊為軸轉動(ad邊還沒有轉入磁場)D．以ab邊為軸轉動(轉角不超過90°)[解析]選項A和D所描述的狀況，線框在磁場中的有效面積S均發生變更(A狀況下S增大，D狀況下S變小)，穿過線框的磁通量均變更，由產生感應電流的條件知線框中會產生感應電流。而選項B、C所描述的狀況中，線框中的磁通量均不變更，不會產生感應電流。D中磁通量的大小變小。[答案]A如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框，初始位置線框與磁感線平行，則在下列四種狀況下，線框中會產生感應電流的是()A．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動B．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動C．線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動D．線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動[解析]四種狀況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，按A、B、D三種狀況線框運動后，線框仍與磁感線平行，磁通量保持為零不變，線框中不產生感應電流，C中線框轉動后，穿過線框的磁通量不斷發生變更，所以產生感應電流，C項正確。[答案]C推斷產生感應電流的條件應留意的問題(1)磁通量有變更，但回路沒閉合，不產生感應電流。(2)閉合回路切割磁感線，但磁通量沒變，不產生感應電流。(3)初末位置磁通量相同，但過程中閉合回路磁通量有變更，產生感應電流。(4)線圈有正反兩面，磁感線穿過的方向不同，磁通量不同，產生感應電流。[素養訓練]1．如圖所示，勻強磁場中有一個閉合的彈簧線圈，線圈的平面垂直于磁感線，下列哪種過程中線圈會產生感應電流()A．線圈擴張B．線圈自下向上運動C．線圈自上向下運動D．線圈自左向右運動(未穿出磁場)解析：選A線圈擴張，穿過線圈中磁通量變大，線圈中會產生感應電流，故A項正確；線圈自下向上運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故B項錯誤；線圈自上向下運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故C項錯誤；在未穿出磁場的前提下，線圈自左向右運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故D項錯誤。2．如圖所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動變阻器和開關組成閉合回路，在鐵芯的右端套有一個表面絕緣的銅環A，下列狀況中銅環A中沒有感應電流的是()A．線圈中通以恒定的電流B．通電時，使變阻器的滑片P做勻速移動C．通電時，使變阻器的滑片P做加速移動D．將開關突然斷開的瞬間解析：選A線圈中通以恒定的電流時，線圈產生穩定的磁場，穿過銅環A的磁通量不變，沒有感應電流產生；通電時，使變阻器的滑片P滑動時，變阻器接入電路的電阻變更，回路中電流變更，線圈產生的磁場變更，穿過銅環A磁通量變更，產生感應電流；將開關突然斷開的瞬間，線圈產生的磁場從有到無，穿過銅環A的磁通量減小，產生感應電流，故選A。3．[多選]如圖所示，在勻強磁場中有兩條平行的金屬導軌，磁場方向與導軌平面垂直。導軌上有兩條可沿導軌自由移動的金屬棒ab、cd，與導軌接觸良好。這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2，且井字形回路中有感應電流通過，則兩金屬棒的運動狀況可能是()A．v1＞v2 B．v1＜v2C．v1＝v2 D．無法確定解析：選AB只要金屬棒ab、cd的運動速度不相等，穿過井字形回路的磁通量就發生變更，閉合回路中就會產生感應電流。故選項A、B正確。4．法拉第在1831年發覺了“磁生電”現象。如圖，他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環上，線圈A和電池連接，線圈B用導線連通，導線下面平行放置一個小磁針，試驗中可能視察到的現象是()A．用一節電池作電源小磁針不偏轉，用十節電池作電源小磁針會偏轉B．線圈B匝數較少時小磁針不偏轉，線圈B匝數足夠多時小磁針會偏轉C．線圈A和電池連接瞬間，小磁針會偏轉D．線圈A和電池斷開瞬間，小磁針不偏轉解析：選C依據“磁生電”即電磁感應現象的產生條件，只有線圈B中磁通量變更時才能在線圈B中產生感應電流，因此無論線圈B匝數多少，無論線圈A中電池多少，通過線圈B中的磁通量不變時都不能在線圈B中產生感應電流，選項A、B錯誤；只有在線圈A和電池連接或斷開的瞬間，線圈B中才能產生感應電流，電流產生磁場，使導線下面平行放置的小磁針發生偏轉，選項C正確、D錯誤。一、培育創新意識和創新思維1．[選自魯科版新教材課后習題]如圖所示，電吉他的弦是磁性物質。當弦振動時，線圈產生感應電流，感應電流輸送到放大器、喇叭，把聲音播放出來。請說明電吉他是如何產生感應電流的。弦能否改用尼龍材料？提示：當磁性物質制作的弦振動，會造成穿過線圈的磁通量發生變更，線圈有感應電流產生。若將弦改用尼龍材料，因尼龍材料無磁性，當弦振動時線圈中就不會產生感應電流。2．[選自魯科版新教材課后習題]把兩個線圈繞在同一個鐵環上，如圖所示，一個線圈A連接電池與開關，另一個線圈B閉合并在其中一段直導線旁邊放置小磁針。開關閉合瞬間，磁針偏轉了一下，隨即復原；開關斷開瞬間，磁針反向偏轉，隨即復原。磁針偏轉的緣由是什么？請作出說明。提示：當開關閉合時，A線圈中的電流增大，磁通量增大，B線圈的磁通量也增大，B線圈中產生感應電流，小磁針發生偏轉，待電路穩定后，A線圈中的磁通量不變，B線圈中感應電流為零，磁針隨即復原；當開關斷開時，A線圈的磁通量減小，B線圈中的磁通量也減小，B中產生了相反方向的感應電流，因此，小磁針反向偏轉，最終感應電流減為零，小磁針隨即復原。二、留意學以致用和思維建模3．[多選]純電動汽車是一種節能環保的交通工具，它的制動能量回收系統通過能量回收再利用，可提高汽車對能量的利用效率。制動能量回收原理是利用線圈在磁場中轉動，將車輛制動時的部分動能轉化為其他形式的能存儲起來。關于制動能量回收，下列說法中正確的是()A．制動能量回收利用了電磁感應現象B．制動能量回收利用了