2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第3節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用學(xué)案新人教版必修3

PAGE6-電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺(jué)歷程。2．理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，會(huì)推斷回路中是否有感應(yīng)電流。3．了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋教材梳理·落實(shí)新知學(xué)問(wèn)點(diǎn)1劃時(shí)代的發(fā)覺(jué)1．“電生磁”的發(fā)覺(jué)1820年，丹麥物理學(xué)家__奧斯特__發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng)。2．法拉第的探究：法拉第提出了“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想，并為此進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10年的探究，從中領(lǐng)悟到，“磁生電”是一種在改變、__運(yùn)動(dòng)__的過(guò)程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。3．電磁感應(yīng)：“__磁生電__”的現(xiàn)象。4．感應(yīng)電流：__電磁感應(yīng)__現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流。學(xué)問(wèn)點(diǎn)2產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1．試驗(yàn)裝置2．探究記錄開關(guān)和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開關(guān)閉合瞬間有開關(guān)斷開瞬間__有__開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不變__無(wú)__開關(guān)閉合時(shí)，快速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片__有__3.探究結(jié)果當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的__磁通量__發(fā)生改變時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。學(xué)問(wèn)點(diǎn)3電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1．__發(fā)電機(jī)__是依據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的，它開拓了人類社會(huì)的電氣化時(shí)代。2．生產(chǎn)、生活中廣泛運(yùn)用的變壓器、電磁爐等都是依據(jù)__電磁感應(yīng)__制造的。預(yù)習(xí)自測(cè)『判一判』(1)只有很強(qiáng)的磁場(chǎng)才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(×)(2)法拉第發(fā)覺(jué)電磁感應(yīng)現(xiàn)象是只有在改變、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才出現(xiàn)的現(xiàn)象。(√)(3)奧斯特首先發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(×)(4)有電流就可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。(√)(5)有磁場(chǎng)就可以產(chǎn)生電流。(×)(6)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生改變時(shí)，回路中就肯定產(chǎn)生感應(yīng)電流。(√)『選一選』(2024·鄭州一中高二檢測(cè))(多選)如圖所示情形線圈或線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(兩磁極旁邊區(qū)域視為勻場(chǎng)強(qiáng))(AD)解析：A、D圖中所示情形閉合回路的磁通量發(fā)生改變，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流；B、C圖中穿過(guò)線框的磁通量沒(méi)有改變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。故選AD?！合胍幌搿辉趯W(xué)校的操場(chǎng)上，把一條大約10m長(zhǎng)電線的兩端連在一個(gè)靈敏電流表的兩個(gè)接線柱上，形成閉合電路，兩個(gè)同學(xué)快速搖動(dòng)這條電線(如圖所示)，可以發(fā)電嗎？簡(jiǎn)述你的理由。你認(rèn)為這兩個(gè)同學(xué)沿哪個(gè)方向站立時(shí)，發(fā)電的可能性比較大？試一試。解析：我們知道，閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，搖繩發(fā)電的實(shí)質(zhì)是，閉合電路的部分導(dǎo)體切割地磁場(chǎng)的磁感線，故繩運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)平行時(shí)無(wú)感應(yīng)電流，而運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)垂直時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，地磁場(chǎng)是南北方向的，故搖繩的兩位同學(xué)沿東西方向站立時(shí)，發(fā)電的可能性最大。課內(nèi)互動(dòng)探究細(xì)研深究·破疑解難探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件┃┃情境導(dǎo)入__■1825年，瑞士物理學(xué)家德拉里夫的助手科拉頓將一個(gè)螺線管與電流計(jì)相連。為了避開強(qiáng)磁性磁鐵影響，他把電流計(jì)放在另外一個(gè)房間，用長(zhǎng)導(dǎo)線把“電流表”和螺線管連接起來(lái)。當(dāng)他把磁鐵投入螺線管中后，馬上跑到另一個(gè)房間去視察(如圖)。他在兩個(gè)房間跑來(lái)跑去，沒(méi)有視察到電流表指針搖擺。電路中有沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？提示：科拉頓把磁鐵投入螺線管的瞬間，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁鐵靜止后感應(yīng)電流消逝，所以當(dāng)他跑到另一房間時(shí)，電流表指針早已停止了搖擺。故科拉頓視察不到電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．常見(jiàn)的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種狀況：2．推斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程：(1)確定探討的閉合回路；(2)弄清晰回路內(nèi)的磁場(chǎng)分布，并確定該回路的磁通量φ；(3)磁通量改變與感應(yīng)電流的產(chǎn)生：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Φ不變→無(wú)感應(yīng)電流,Φ改變→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(回路閉合，有感應(yīng)電流,不閉合，無(wú)感應(yīng)電流))))┃┃典例剖析__■典例如圖所示，A中線圈有一小缺口，條形磁鐵勻速穿過(guò)線圈；B中勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，v1>v2；C中通電導(dǎo)線位于水平放置的閉合線圈某始終徑的正上方；D中閉合線圈在無(wú)限大勻強(qiáng)磁場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)。其中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(B)思路引導(dǎo)：推斷電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵要分析穿過(guò)閉合電路的磁通量是否發(fā)生改變。對(duì)于C圖中就必須要弄清晰通電直導(dǎo)線的磁感線分布狀況，而對(duì)于立體圖，往往還須要將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖，如轉(zhuǎn)化為俯視圖、側(cè)視圖等。解析：圖A中線圈沒(méi)閉合，無(wú)感應(yīng)電流；圖B中閉合電路中的磁通量增大，有感應(yīng)電流；圖C中的導(dǎo)線在圓環(huán)直徑的正上方，不論電流如何改變，穿過(guò)線圈的磁感線都相互抵消，磁通量恒為零，也無(wú)電流；圖D中回路磁通量恒定，無(wú)感應(yīng)電流。故本題只有選項(xiàng)B正確。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■(2024·湖南濟(jì)陽(yáng)第一中學(xué)、醴陵第一中學(xué)高二上學(xué)期期末)法拉第在1831年發(fā)覺(jué)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖，他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用長(zhǎng)直導(dǎo)線連通，直長(zhǎng)導(dǎo)線正下方平行于導(dǎo)線放置一個(gè)小磁針。試驗(yàn)中可能視察到的現(xiàn)象是(C)A．只要A線圈中電流足夠強(qiáng)，小磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．A線圈閉合開關(guān)電流穩(wěn)定后，線圈B匝數(shù)較少時(shí)小磁針不偏轉(zhuǎn)，匝數(shù)足夠多時(shí)小磁針偏轉(zhuǎn)C．線圈A和電池接通瞬間，小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)D．線圈A和電池?cái)嚅_瞬間，小磁針不會(huì)偏轉(zhuǎn)解析：小磁針會(huì)不會(huì)偏轉(zhuǎn)取決于B線圈中有沒(méi)有電流，而B中有沒(méi)有電流取決于B線圈中的磁通量是否發(fā)生改變，當(dāng)A線圈中電流足夠強(qiáng)，但不改變時(shí)，B中無(wú)感應(yīng)電流，磁針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)；當(dāng)A線圈閉合開關(guān)電流穩(wěn)定后，穿過(guò)線圈B的磁通量不發(fā)生改變，所以小磁針也不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B錯(cuò)；當(dāng)線圈A和電池接通或斷開的瞬間，穿過(guò)線圈B的磁通量發(fā)生改變，所以B中有感應(yīng)電流，則小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)，故C對(duì)D錯(cuò)。核心素養(yǎng)提升以題說(shuō)法·啟智培優(yōu)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流應(yīng)留意的幾個(gè)問(wèn)題1．導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還得要看穿過(guò)閉合電路的磁通量是否發(fā)生改變。2．在利用“切割”來(lái)探討和推斷有無(wú)感應(yīng)電流時(shí)，應(yīng)當(dāng)留意：(1)導(dǎo)體是否將磁感線“割斷”，假如沒(méi)“割斷”，就不能說(shuō)切割。如下圖所示，(a)、(b)兩圖中，導(dǎo)體是真“切割”，而(c)圖中，導(dǎo)體沒(méi)有切割磁感線。(2)即使導(dǎo)體真“切割”了磁感線，也不能保證就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖所示，對(duì)于圖甲，盡管導(dǎo)體“切割”了磁感線(勻強(qiáng)磁場(chǎng))，但穿過(guò)閉合線框的磁通量并沒(méi)有發(fā)生改變，沒(méi)有感應(yīng)電流；對(duì)于圖乙，導(dǎo)體框的一部分導(dǎo)體“切割”了磁感線，穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)越來(lái)越少，線框中有感應(yīng)電流；對(duì)于圖丙，閉合導(dǎo)體在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，切割了磁感線，穿過(guò)線框的磁感線條數(shù)削減，線框中有感應(yīng)電流。(3)即使是閉合回路的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，也不能保證肯定存在感應(yīng)電流。如圖丁所示，線框abcd的一部分在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中上下平動(dòng)，盡管是部分切割，但穿過(guò)閉合回路的磁通量沒(méi)有改變，所以在線框中沒(méi)有感應(yīng)電流。案例如圖所示，一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d0，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。若d0＞l，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直且有兩條邊與磁場(chǎng)邊界平行，則線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)間應(yīng)等于(C)A.eq\f(d0,v) B.eq\f(l,v)C.eq\f(d0－l,v)