1第一节：电磁感应现象

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第十六章 电磁感应

由磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。1820年奥斯特发现电流的磁效应后，人们很自然的思考：既然电流能够产生磁场，反过来，磁场是不是也能产生电流呢？英国物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力，终于取得了重大突破，在1831年发现了由磁场产生电流的条件和规律。

电磁感应现象是电磁学的重大发现之一，这一重大发现进一步揭示了电和磁之间的密切联系，为后来麦克斯韦建立完整的电磁理论奠定了基础。为发明发电机和变压器等电器设备提供的理论依据。

第一节 电磁感应现象

白景曦

（西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070）

摘要

由磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。探究产生感应电流的条件需要用到一个物理量叫磁通量。磁通量是这样定义的：??BS，设S为垂直磁场方向所取平面的面积，B为磁场的磁感应强度，B与S的乘积就定义为穿过S面的磁通量。产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流。电磁感应现象中所产生的电能也是由机械能等其他形式的能转化来的，或者是电能从一个回路转移到了另一个回路，总的能量也是守恒的。

关键词：电磁感应现象 磁通量 产生感应电流的条件

引言

电流周围存在磁场，那么利用磁场能产生电流吗？不少物理学家都对这个问题做过深入的探究，但是，在相当长的时间里，并没有得到预期的结果。英国物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力，终于取得了重大突破，在1831年发现了由磁场产生电流的条件和规律。我们把利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。本章我们就来研究电磁

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感应现象和电磁感应现象的规律。今天我们先来学习产生感应电流的条件。

新课教学：

利用磁场怎样才能产生感应电流呢？我们最容易想到的实验方案就是：在磁铁上绕上线圈，将电流表串入线圈中组成一个闭合电路，看能不能产生电流。结果电流表的指针没有发生偏转。换用强的磁铁或者更灵敏的电流表，也都没有电流产生。

一、实验探究产生感应电流的条件

怎样才能产生电流呢？下面通过几个实验来说明这个问题。 实验1：导体棒做切割磁感线运动——AB棒和电流表连接组成闭合电路，导体AB在磁场中做切割磁感线运动。

电路： 如图所示。

现象：电流表的指针发生偏转。

结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流。 在这个实验中导体棒AB是运动的，如果反过来让磁体运动，而导体不动，会不会在电路中产生电流呢？

实验2：磁场相对闭合电路运动——螺线管与电流表连接组成闭合电路，条形磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来。

电路：

现象：电流表的指针发生偏转，说明电路中产生电流。

磁铁的动作 N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出 表针的摆动方向 磁铁的动作 S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出 表针的摆动方向 分析原因：磁铁相对于螺线管运动时，螺线管的导线切割磁感线。

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结论：不论导体运动，还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体切割磁感线，电路中就有电流产生。

实验3：穿过闭合电路的磁场发生变化，在闭合电路中产生感应电流。

电路：如图所示。

实验过程：螺线管B与电流表连接组成闭合电路，螺

线管A与电源、开关和滑线变阻器连接组成闭合电路。在闭合和断开开关时，观察电流表的指针是否偏转；闭合开关后，移动滑线变阻器的触头，观察电流表的指针是否偏转。

现象：电流表的指针发生偏转。

开关和变阻器的状态 开关闭合瞬间 开关闭合时，滑动变阻器不动 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 线圈B中是否有电流 要描述产生感应电流的条件需要引入一个新的物理量——磁通量。 二、磁通量

磁通量是如何定义的呢？如图所示。

1．定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。

2．定义式：??BS

3．单位：国际单位制中磁通量的单位，韦伯，符号，Wb；1Wb?1T?m?1V?s 磁通量的物理意义是什么呢？ 4．物理意义：

我们知道：在同一磁场中，磁感线越密集的地方，磁场越强，磁感应强度B越大，

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该处也是穿过单位面积磁感线条数多的地方。所以，B的大小反映的就是穿过单位面积磁感线的条数。

现在我们再来分析，磁通量的物理意义，??BS，就是穿过S面的磁感线的条数。B越大，S越大，穿过S面的磁感线的条数越多，穿过这个面的磁通量就越大。

磁通量的物理意义：穿过某一面积的磁感线的条数。 如果平面和磁场的方向不垂直时，磁通量又该如何计算呢？ 5．磁通量的计算方法

（1）当B平行于S时，??0；

（2）B与S有夹角?时，??BScos?，如图所示。

（3）磁通量的正负：磁感线从上向下穿过某个面与从下向上穿过某个面的磁通量是不相同的。为了表示这种不同我们引入磁通量的正负。

（4）磁通量的变化：????2??1

通过哪些方式可以使穿过闭合回路的磁通量发生变化呢？

穿过闭合回路的磁场变化、闭合回路在磁场中的面积变化、磁场方向与闭合回路的夹角变化；都可引起磁通量的变化。

三、产生感应电流的条件 1.实验现象分析

现在我们从磁通量变化的角度来分析上面三个实验的现象。实验1中，导体棒向左运动时，穿过这一闭合电路的磁通量就增加；导体棒向右运动时，穿过这一闭合电路的磁通量就减少，闭合回路中产生了感应电流。实验2中，条形磁铁靠近螺线管时，穿过闭合电路的磁通量增加；条形磁铁远离螺线管时，穿过闭合电路的磁通量就减少，闭合电路中产生了感应电流。实验3中，闭合开关，穿过闭合回路的磁通量增加；断开开关，穿过闭合回路的磁通量减少；滑动滑线变阻器的触头，穿过闭合回路的磁通量变化，闭

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合电路中产生感应电流。

2.闭合电路中产生感应电流的条件：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。

四、电磁感应现象中能量的转化

1．电磁感应：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应； 2．感应电流：电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。 巩固练习：

课本175页：（1）（2）（3）

作业：第1课时，（4）（5）；第2课时，（6）（7）

结论

本节课收获如下：

1.知识：（1）产生感应电流的条件；（2）磁通量。 2.方法：实验探究

参考文献：

[1] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册教师教学用书．北京：人民教育出版社，2003.

[2] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册（必修加选修）．北京：人民教育出版社，2006.

[3] 人民教育出版社．延边教育出版社编著．物理第二册（必修加选修）教案．吉林：延边教育出版社，2008.

[4] 马兰刚著．物理第二册（必修加选修）教案．甘肃：未来教育出版社，待版． [5] 杜鸿宝著．高二物理教案．甘肃：未来教育出版社，（等待出版）．

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fte8.html