13.3電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用 教學(xué)課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

人教版（2019）物理必修三課名：

電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用高一年級(jí)下學(xué)期課堂引入

實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)室的門(mén)上掛有線圈，線圈兩端與電流傳感器、計(jì)算機(jī)連接，形成閉合回路。電流傳感器可以顯示出電流隨時(shí)間的變化規(guī)律。

那么，切割磁感線是產(chǎn)生感應(yīng)電流的唯一方法嗎?還有其他方法嗎?這些方法有什么內(nèi)在聯(lián)系?

當(dāng)一名同學(xué)連續(xù)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)，你看到了什么現(xiàn)象？物理原理是什么？中物理第3節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用焦作市第一中學(xué)

王學(xué)武1.認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷程，體會(huì)電磁相互轉(zhuǎn)化的思想。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、歸納分類(lèi)，總結(jié)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件；并會(huì)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷回路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流。3.領(lǐng)會(huì)科學(xué)家在對(duì)自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的探究中所體現(xiàn)出的不怕困難、勇于面對(duì)挫折的精神品質(zhì)；體會(huì)物理與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)

奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應(yīng)，震動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界，人們從電流磁效應(yīng)的對(duì)稱(chēng)性角度，開(kāi)始思考如下的問(wèn)題∶既然電流能夠引起磁針的運(yùn)動(dòng)，那么，為什么不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流呢?一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)G_+將磁鐵放在閉合回路旁邊將通電直導(dǎo)線放在閉合回路旁邊艱難的探索牛人安培的嘗試：法拉第：屢戰(zhàn)屢敗、屢敗屢戰(zhàn)……G_+一段通電直導(dǎo)線放在另一段直導(dǎo)線旁邊艱難的探索未通電直導(dǎo)線放在另一段通電線圈內(nèi)部G

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歷經(jīng)10年,“癡”心不改

在倫敦的一家科學(xué)檔案館里，陳列著英國(guó)物理學(xué)家法拉第寫(xiě)了十年的一本日記。這本日記非常奇特：

第一頁(yè)上寫(xiě)著：“對(duì)!必須轉(zhuǎn)磁為電。”

以后，每一天的日記除了寫(xiě)上日期之外，都是寫(xiě)著同樣一個(gè)詞：“NO?！睆?822年直到1831年，整整十年，每篇日記都是如此。

只是在這本日記的最后一頁(yè)，才改寫(xiě)上了一個(gè)新詞：“Yes。”

這是怎么回事?日記艱難的探索法拉第第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)：十年失敗，一朝頓悟開(kāi)關(guān)電池組電流計(jì)

法拉第線圈：與160年后出現(xiàn)的現(xiàn)代變壓器出奇的相似，現(xiàn)已成為著名的科學(xué)文物。一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)五類(lèi)“磁生電”現(xiàn)象：變化的電流變化的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的恒定電流運(yùn)動(dòng)的磁鐵在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體“磁生電”現(xiàn)象的本質(zhì)特征是：變化、運(yùn)動(dòng)法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)使人們對(duì)電和磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門(mén)統(tǒng)一學(xué)科的誕生，為電磁學(xué)的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)同時(shí)也推動(dòng)了電氣化時(shí)代的到來(lái)。一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)

從此，人類(lèi)的夜晚有了更多光明。詞一首冬草凋零，春芽破土；牛頓之后，法拉第出。鐵匠之子，生于草莽之中；然志存高遠(yuǎn)，幸遇伯樂(lè)，終成大器；十年磨劍，堅(jiān)信磁可生電；然遍嘗失敗，一朝電生，揚(yáng)名天下。一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)法拉第日記

從普通的磁鐵中獲得電的希望，時(shí)時(shí)激勵(lì)著我從實(shí)驗(yàn)上探求電流的感應(yīng)效應(yīng)。與電磁感應(yīng)擦肩而過(guò)的幾位科學(xué)家安培科拉頓亨利機(jī)遇垂青于有準(zhǔn)備頭腦的人

科學(xué)史上許多重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，常被人們有意無(wú)意地罩上神秘的光環(huán)，似乎科學(xué)家都是呼風(fēng)喚雨的魔術(shù)師。但是我們?cè)谶@里看到，具有閃光思維的奧斯特和法拉第，在做出偉大發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中也受著歷史局限性的束縛，也有過(guò)“可笑”的疏忽與失誤。但他們也是偉大的，也是可以學(xué)習(xí)的真實(shí)的人。一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)

問(wèn)題：與磁場(chǎng)相關(guān)的哪個(gè)物理量發(fā)生了變化，才能出現(xiàn)這種效應(yīng)呢？

如果像法拉第所說(shuō)：“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。

我們以熟悉的實(shí)驗(yàn)為例展開(kāi)探究——初中學(xué)習(xí)時(shí)我們就曾做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。我們用一根導(dǎo)線與電流表連接，形成閉合回路，導(dǎo)線的一部分放置在蹄形磁鐵中。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件思考與討論AB靜止，無(wú)電流AB沿磁感線運(yùn)動(dòng)，無(wú)電流AB切割磁感線，有電流那么，當(dāng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)與磁場(chǎng)相關(guān)的哪個(gè)物理量發(fā)生了變化呢?二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為了便于分析，我們把剛才的實(shí)驗(yàn)裝置圖畫(huà)成如右圖所示的示意圖。蹄形磁鐵內(nèi)部磁場(chǎng)近似看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線看作導(dǎo)體棒AB。導(dǎo)體棒AB切割磁感線時(shí)，磁場(chǎng)沒(méi)有變化，變化的只有電路ABCD的面積。

也就是說(shuō)，穿過(guò)電路ABCD的磁通量發(fā)生了變化。感應(yīng)電流的產(chǎn)生是否與磁通量的變化有關(guān)呢?二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為了研究這個(gè)問(wèn)題，我們先來(lái)回顧磁通量的概念CDΦ=BS′Φ=BS方法：改變投影面積、改變磁場(chǎng)。問(wèn)題：如何使磁通量變化？在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，穿過(guò)這個(gè)面的磁通量Φ=BS如果平面與磁場(chǎng)不垂直時(shí)，那么穿過(guò)這個(gè)面的磁通量Φ=BS′，S′是這個(gè)面在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積。如果感應(yīng)電流的產(chǎn)生與磁通量的變化有關(guān)，我們要設(shè)法使磁通量變化。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

剛才這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)切割磁感線改變回路面積，使磁通量發(fā)生變化的。

如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證感應(yīng)電流的產(chǎn)生與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化有關(guān)呢？二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件磁鐵的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（有無(wú)電流）分析論證插入線圈線圈中的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流；線圈中的磁場(chǎng)不變化時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流

靜止不動(dòng)從線圈中抽出探究2：二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件條形磁鐵二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件通電螺線管轉(zhuǎn)換角度G－＋++-實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（線圈B中有無(wú)電流）分析論證開(kāi)關(guān)閉合瞬間線圈B中磁場(chǎng)

時(shí)，線圈B中有感應(yīng)電流；磁場(chǎng)

時(shí)，線圈B中無(wú)感應(yīng)電流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間開(kāi)關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)開(kāi)關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片開(kāi)關(guān)閉合瞬間開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間開(kāi)關(guān)閉合，迅速移動(dòng)滑片復(fù)原再做二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件切割類(lèi)變化類(lèi)1.兩種類(lèi)型二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件2.條件分析B不變，S變S不變，B變?chǔ)?BS變相對(duì)運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)變化二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件切割類(lèi)變化類(lèi)結(jié)論：以上實(shí)驗(yàn)及其他事實(shí)表明，只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1.閉合回路2.磁通量變化正對(duì)面積S改變磁場(chǎng)B的大小改變磁場(chǎng)B的方向改變?chǔ)?BS

門(mén)附近的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)的夾角變化導(dǎo)致正對(duì)面積發(fā)生變化，從而使穿過(guò)線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流。開(kāi)門(mén)發(fā)電二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1.法拉第的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)——人類(lèi)第一臺(tái)發(fā)電機(jī)三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1831年圣誕節(jié)前夕，一次科學(xué)報(bào)告會(huì)上，法拉第當(dāng)眾表演了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。一個(gè)銅盤(pán)的軸和銅盤(pán)的邊緣分別連在“電流表”的兩端。法拉第搖動(dòng)手柄使銅盤(pán)在磁極之間旋轉(zhuǎn)，電流表的指針隨之?dāng)[動(dòng)，這是最早的發(fā)電機(jī)。

當(dāng)時(shí)在場(chǎng)的一位貴婦人取笑地問(wèn)：“先生，您發(fā)明的這個(gè)東西有什么用呢？”法拉第平靜地反問(wèn)：“夫人，新生的嬰兒又有什么用呢？”

后來(lái)，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制造的最早的發(fā)電機(jī)這個(gè)新生的“嬰兒”，果然成長(zhǎng)為電廠里巨大的發(fā)電機(jī)這一改變世界面貌的“巨人”，它開(kāi)辟了人類(lèi)社會(huì)的電氣化時(shí)代。法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用2.三峽電站一臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)沿哪個(gè)方向站立時(shí)，發(fā)電的可能性比較大？當(dāng)兩同學(xué)沿東西方向站立時(shí)，發(fā)電的可能性比較大。三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用3.搖繩發(fā)電搖繩發(fā)電三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用變壓器