1劃時代的發現2實驗：探究感應電流的產生條件知識內容電磁感應現象考試要求必考加試b課時要求1.知道奧斯特發現了電流的磁效應、法拉第發現了電磁感應現象．2．知道磁通量和磁通量變化量的含義．3．理解什么是電磁感應現象及感應電流的產生條件.一、電磁感應的發現[導學探究](1)在一次講演中，奧斯特在南北方向的導線下面放置了一枚小磁針，當接通電源時小磁針為什么轉動？(2)法拉第把兩個線圈繞在同一個鐵環上，一個線圈接到電源上，另一個線圈接入“電流表”，在給一個線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表，會看到什么現象？說明了什么？答案(1)電流的周圍產生磁場，小磁針受到磁場力的作用而轉動．(2)電流表的指針發生擺動，說明另一個線圈中產生了電流．[知識梳理]1．電流的磁效應丹麥物理學家奧斯特發現載流導體能使小磁針轉動，這種作用稱為電流的磁效應，揭示了電現象與磁現象之間存在密切聯系．2．電磁感應現象的發現英國物理學家法拉第發現了電磁感應現象，即“磁生電”現象，他把這種現象命名為電磁感應．產生的電流叫做感應電流．二、磁通量及其變化[導學探究]如圖1所示，閉合導線框架的面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B.圖1(1)分別求出B⊥S(圖示位置)和B∥S(線框繞OO′轉90°)時，穿過閉合導線框架平面的磁通量．(2)由圖示位置繞OO′轉過60°時，穿過框架平面的磁通量為多少？這個過程中磁通量變化了多少？答案(1)BS0(2)eq\f(1,2)BS減少了eq\f(1,2)BS[知識梳理]1．定義：閉合回路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫做磁通量．2．公式：Φ＝BS，其中的S應為平面在垂直于磁場方向上的投影面積．大小與線圈的匝數無關(填“有”或“無”)．3．磁通量的變化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.三、感應電流產生的條件[導學探究](1)如圖2所示，導體AB做切割磁感線運動時，線路中________電流產生，而導體AB順著磁感線運動時，線路中________電流產生．(填“有”或“無”)圖2(2)如圖3所示，當條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中________電流產生，但條形磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中________電流產生．(填“有”或“無”)圖3(3)如圖4所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S閉合或斷開時，電流表中________電流通過；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中________電流通過；而開關一直閉合，滑動變阻器的滑動觸頭不動時，電流表中________電流通過．(填“有”或“無”)圖4總結：上述三個實驗中，什么情況下產生了感應電流？產生感應電流時共同特點是什么？答案(1)有無(2)有無(3)有有無實驗一中：導體棒切割磁感線運動，引起回路面積發生變化，從而引起了磁通量的變化，產生了感應電流．實驗二中：磁鐵插入或拔出線圈時，引起線圈中的磁場變化，從而引起了磁通量的變化，產生了感應電流．實驗三中：開關閉合、斷開、滑動變阻器的滑動觸頭移動時，A線圈中電流變化，從而引起穿過B的磁通量變化，產生了感應電流．三個實驗共同特點是：產生了感應電流時閉合回路的磁通量發生了變化．[知識梳理]只要穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流．[即學即用]1．判斷下列說法的正誤．(1)奧斯特發現了電流的磁效應；法拉第發現了電磁感應現象．(√)(2)通電線圈在磁場中轉動的現象是電流的磁效應．(×)(3)穿過線圈的磁通量為零，但磁感應強度不一定為零．(√)(4)磁通量發生變化，一定是磁場發生變化引起的．(×)2．如圖5所示，條形磁鐵A沿豎直方向插入線圈B的過程中，電流表G的指針________(填“不偏轉”或“偏轉”)；若條形磁鐵A在線圈B中保持不動，電流表G的指針________(填“不偏轉”或“偏轉”)．圖5答案偏轉不偏轉一、磁通量Φ的理解與計算1．勻強磁場中磁通量的計算(1)B與S垂直時，Φ＝BS.(2)B與S不垂直時，Φ＝B⊥S，B⊥為B在垂直于線圈平面的分量．如圖6甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsinθ)·S.也可以為Φ＝BS⊥，S⊥為線圈在垂直磁場方向上的投影面積，如圖乙所示，Φ＝BS⊥＝BScosθ.圖62．磁通量的變化大致可分為以下幾種情況：(1)磁感應強度B不變，有效面積S發生變化．如圖7(a)所示．(2)有效面積S不變，磁感應強度B發生變化．如圖(b)所示．(3)磁感應強度B和有效面積S都不變，它們之間的夾角發生變化．如圖(c)所示．圖7例1如圖8所示，有一垂直紙面向里的勻強磁場，B＝0.8T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm.現于紙面內先后放上圓線圈A、B、C，圓心均處于O處，線圈A的半徑為1cm,10匝；線圈B的半徑為2cm,1匝；線圈C的半徑為0.5cm,1匝．(π取3.14)問：圖8(1)在B減為0.4T的過程中，線圈A和線圈B中的磁通量變化了多少？(2)在磁場轉過90°角的過程中，線圈C中的磁通量變化了多少？轉過180°角呢？答案(1)A、B線圈的磁通量均減少了1.256×10－4Wb(2)減少了6.28×10－5Wb減少了1.256×10－4Wb解析(1)A、B線圈中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣．ΔΦ＝(B′－B)·πr2＝－1.256×10－4Wb即A、B線圈中的磁通量都減少1.256×10－4Wb(2)對線圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5Wb當轉過90°時，Φ2＝0，故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5Wb＝－6.28×10－5Wb當轉過180°時，磁感線從另一側穿過線圈，若取Φ1為正，則Φ3為負，有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4Wb.1．磁通量與線圈匝數無關．2．磁通量是標量，但有正、負，其正、負分別表示與規定的穿入方向相同、相反．針對訓練1(多選)(2017·湖州菱湖中學高二上學期期中)如圖9所示，面積大小為S的矩形線圈abcd，放在磁感應強度為B的勻強磁場中，線圈可以繞垂直磁場方向的軸O1O2轉動．下列說法中正確的是()圖9A．當線圈在圖示位置時，穿過線圈的磁通量大小Φ＝BSB．當線圈從圖示位置轉過90°時，穿過線圈的磁通量大小Φ＝0C．當線圈從圖示位置轉過180°的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量大小ΔΦ＝0D．當線圈從圖示位置轉過360°的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量大小ΔΦ＝BS答案AB解析矩形線圈abcd垂直于磁場放置，則穿過矩形線圈的磁通量是Φ1＝BS，故A正確；當線圈繞轉軸轉過90°時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量Φ2＝0，故B正確；當線圈從圖示位置轉過180°，則穿過矩形線圈的磁通量是Φ3＝－BS，穿過線圈的磁通量的變化量大小ΔΦ＝2BS，故C錯誤；當線圈從圖示位置轉過360°的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量大小ΔΦ＝0，故D錯誤．

二、感應電流產生條件的理解及應用1．感應電流產生條件的理解不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發生變化這兩個條件，就必然產生感應電流；反之，只要產生了感應電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通量也一定發生了變化．2．區別ΔΦ與Φ：感應電流的產生與Φ無關，只取決于Φ的變化，即與ΔΦ有關．ΔΦ與Φ的大小沒有必然的聯系．例2(多選)如圖10所示是法拉第最初研究電磁感應現象的裝置，下列說法正確的是()圖10A．當右邊磁鐵S極離開B端時，線圈產生感應電流B．當右邊磁鐵S極離開B端，并在B端附近運動時，線圈中產生感應電流C．當磁鐵保持圖中狀態不變時，線圈中有感應電流D．當磁鐵保持圖中狀態不變時，線圈中無感應電流答案ABD解析當磁鐵離開B端或在B端附近運動時，線圈所處位置磁場變化，穿過線圈的磁通量變化，產生感應電流，A、B正確；當磁鐵保持圖中狀態不變時，穿過線圈的磁通量不變，線圈中無感應電流，C錯誤，D正確．判斷是否產生感應電流的技巧1電路閉合和磁通量發生變化是產生感應電流的兩個條件，二者缺一不可.2磁通量發生變化，其主要內涵體現在“變化”上，磁通量很大，若沒有變化也不會產生感應電流，磁通量雖然是零但是變化的仍然可以產生感應電流.針對訓練2(多選)如圖11所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線管附近的銅質閉合線圈A中產生感應電流的是()圖11A．開關S閉合的瞬間B．開關S閉合后，電路中電流穩定時C．開關S閉合后，滑動變阻器觸頭滑動的瞬間D．開關S斷開的瞬間答案ACD例3(2017·溫州中學高二上學期期中)金屬矩形線圈abcd在勻強磁場中做如圖所示的運動，線圈中有感應電流的是()答案A解析在選項B、C中，線圈中的磁通量始終為零，不產生感應電流；選項D中磁通量始終最大，保持不變，也沒有感應電流；選項A中，在線圈轉動過程中，磁通量做周期性變化，產生感應電流，故A正確．判斷部分導體做切割磁感線運動產生感應電流時應注意：(1)導體是否將磁感線“割斷”，如果沒有“割斷”就不能說切割．如例3中，A圖是真“切割”，B、C圖中沒有切斷，是假“切割”．(2)是否僅是閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動，如例3D圖中ad、bc邊都切割磁感線，由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去．1．(產生感應電流條件的理解)(2017·臺州中學高二統考)關于感應電流，下列說法中正確的是()A．只要穿過線圈的磁通量發生變化，線圈中就一定有感應電流B．只要閉合導線做切割磁感線運動，導線中就一定有感應電流C．穿過某閉合線圈的磁通量為零時，線圈電路中一定沒有感應電流D．當穿過閉合電路的磁通量發生變化時，閉合電路中一定有感應電流答案D解析產生感應電流的條件：回路閉合、磁通量變化，即使某時刻穿過閉合電路的磁通量為0，但只要磁通量在變化，電路中就有感應電流，故選項A、B、C錯誤，D正確．2．(產生感應電流的判斷)(多選)下圖中能產生感應電流的是()答案BD解析根據產生感應電流的條件：A選項中，電路沒有閉合，無感應電流；B選項中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應電流；C選項中，穿過線圈的磁感線相互抵消，Φ恒為零，無感應電流；D選項中，磁通量發生變化，有感應電流．3．(磁通量的理解)如圖12所示，a、b是兩個同平面、同心放置的金屬圓環，條形磁鐵穿過圓環且與兩環平面垂直，則穿過兩圓環的磁通量Φa、Φb的大小關系為()圖12A．Φa>Φb B．Φa<ΦbC．Φa＝Φb D．不能比較答案A解析條形磁鐵磁場的磁感線的分布特點是：①磁鐵內外磁感線的條數相同；②磁鐵內外磁感線的方向相反；③磁鐵外部磁感線的分布是兩端密、中間疏．兩個同心放置的同平面的金屬圓環與磁鐵垂直且磁鐵在中央時，通過其中一個圓環的磁感線的俯視圖如圖所示，穿過該圓環的磁通量Φ＝Φ進－Φ出，由于兩圓環面積Sa＜Sb，兩圓環的Φ進相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿過兩圓環的有效磁通量Φa＞Φb，故A正確．4．(產生感應電流的判斷)(多選)如圖13所示，開始時矩形線框與勻強磁場的方向垂直，且一半在磁場內，一半在磁場外，若要使線框中產生感應電流，下列辦法中可行的是()圖13A．將線框向左拉出磁場B．以ab邊為軸轉動C．以ad邊為軸轉動(小于60°)D．以bc邊為軸轉動(小于60°)答案ABC解析將線框向左拉出磁場的過程中，線框的bc部分切割磁感線，或者說穿過線框的磁通量減少，所以線框中將產生感應電流．當線框以ab邊為軸轉動時，線框的cd邊的右半段在做切割磁感線運動，或者說穿過線框的磁通量在發生變化，所以線框中將產生感應電流．當線框以ad邊為軸轉動(小于60°)時，穿過線框的磁通量在減小，所以在這個過程中線框內會產生感應電流．當線框以bc邊為軸轉動時，如果轉動的角度小于60°，則穿過線框的磁通量始終保持不變(其值為磁感應強度與矩形線框面積的一半的乘積)．考點一電磁感應現象的發現與認識1．在物理學建立的過程中，有許多偉大的科學家做出了貢獻．關于科學家和他們的貢獻，下列說法正確的是()A．安培成功地發現了電流的磁效應B．洛倫茲通過實驗測定了磁場對電流的作用力C．卡文迪許利用卡文迪許扭秤首先較準確地測定了靜電力常量D．法拉第通過大量的實驗研究發現了電磁感應現象答案D解析奧斯特發現了電流的磁效應，A錯誤；安培通過實驗測定了磁場對電流的作用力，B錯誤；卡文迪許利用卡文迪許扭秤首先較準確地測定了引力常量，C錯誤；法拉第發現了電磁感應現象，D正確．2．如圖1所示，磁帶錄放機既可用作錄音，也可用作放音，其主要部件為勻速行進的磁帶a和繞有線圈的磁頭b，不論是錄音過程還是放音過程，磁帶或磁頭軟鐵都會存在磁化現象．下面是對于它們在錄音、放音過程中主要工作原理的描述，正確的是()圖1A．放音的主要原理是電磁感應，錄音的主要原理是電流的磁效應B．錄音的主要原理是電磁感應，放音的主要原理是電流的磁效應C．放音和錄音的主要原理都是磁場對電流的作用D．錄音和放音的主要原理都是電磁感應答案A解析在使用錄放機進行放音和錄音時，錄音過程是由電信號轉變為磁信號，而放音過程是把磁帶上的磁信號轉變為電信號，故放音過程磁生電是電磁感應，錄音過程電生磁是電流的磁效應，A正確．考點二磁通量及其變化的分析3．(2016·平湖調研)如圖2所示，僅在虛線框內有勻強磁場，大環和小環是垂直于磁場方向放置的兩個圓環，分別用Φ1和Φ2表示穿過大、小兩環的磁通量，則有()圖2A．Φ1>Φ2 B．Φ1<Φ2C．Φ1＝Φ2 D．無法確定答案C解析對于大環和小環來說，磁感線的凈條數相等，所以選C.4．(2017·溫州中學高二上學期期中)如圖3所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r(r＜R)的范圍內有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面，若磁感應強度為B，則穿過線圈的磁通量為()圖3A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2答案B解析由磁通量的定義式知Φ＝BS＝πBr2，故B正確．5.如圖4所示，ab是水平面內一個圓的直徑，在過ab的豎直平面內有一根通電直導線ef，已知ef平行于ab.當ef向上豎直平移時，電流產生的磁場穿過圓的磁通量將()圖4A．逐漸增大 B．逐漸減小C．始終為零 D．不為零，但保持不變答案C解析根據磁場具有對稱性可以知道，穿入圓的磁感線的條數與穿出圓的磁感線的條數是相等的，故磁通量始終為零，C項正確．6．如圖5所示，套在條形磁鐵外的三個線圈，其面積S1>S2＝S3，“1”和“2”在同一平面內，“3”線圈在磁鐵的正中間．設各線圈中的磁通量依次為Φ1、Φ2、Φ3，則它們的大小關系是()圖5A．Φ1>Φ2>Φ3 B．Φ1>Φ2＝Φ3C．Φ1<Φ2<Φ3 D．Φ1<Φ2＝Φ3答案C解析所有磁感線都會經過磁體內部，內、外磁場方向相反，所以處在同一平面內的線圈的面積越大，則抵消的磁通量越大，則Φ1<Φ2，線圈3在正中間，此處磁鐵外部磁場最弱，即抵消得最少，所以Φ3>Φ2，選C.7.如圖6所示，固定的長直導線中通有恒定電流，一矩形線框從abcd位置移到a′b′c′d′位置的過程中，關于穿過線框的磁通量情況，下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動)()圖6A．一直增加B．一直減少C．先增加后減少D．先增加，再減少到零，然后再增加，然后再減少答案D解析離導線越近，磁場越強，當線框從左向右靠近導線的過程中，穿過線框的磁通量增大，當線框跨在導線上向右運動時，磁通量減小，當導線在線框正中央時，磁通量為零，從該位置向右，磁通量又增大，當線框離開導線向右運動的過程中，磁通量又減小，故D正確．考點三有無感應電流的判斷8．(多選)如圖7所示，電流表與螺線管組成閉合電路，以下能使電流表指針偏轉的是()圖7A．將磁鐵插入螺線管的過程中B．磁鐵放在螺線管中不動時C．將磁鐵從螺線管中向上拉出的過程中D．磁鐵靜止而將螺線管向上移動的過程中答案ACD解析只要是螺線管中的磁通量發生變化，回路中就有感應電流，指針便會偏轉；只要是螺線管中的磁通量不發生變化，回路中就無感應電流，指針便不會偏轉．在磁鐵插入、拉出過程中螺線管中的磁通量均發生變化，能產生感應電流，電流表指針偏轉，故A、C正確；磁鐵放在螺線管中不動時，螺線管中的磁通量不發生變化，無感應電流產生，故B錯誤；磁鐵靜止而螺線管向上移動的過程中，螺線管中的磁通量發生變化，有感應電流產生，電流表指針偏轉，故D正確．9．(多選)(2017·杭州西湖高級中學高二上學期期中)如圖8所示，豎直放置的長直導線通以恒定電流，有一矩形線圈與導線在同一平面內，在下列狀況中線框中不能產生感應電流的是()圖8A．線框向右平動B．線框以導線為軸轉動C．線框向下平行于導線移動D．線框以ad邊為軸