第三章--磁场及电磁感应
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课题
※第三章磁场及电磁感应
※第一节磁场课型
新课授课班级授课时数 1 教学目标
1．了解磁场及电流的磁场。
2．了解安培力的大小及方向。
教学重点
1．磁场。
2．安培力的大小及方向。
教学难点
安培力的大小及方向。
学情分析
教学效果
教后记
新授
A、新授课
※第一节磁场
一、磁场
1．磁体
某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体
分为天然磁体和人造磁体。常见的条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁等都是人造磁体，
如下图所示。
3-2 常见人造磁铁
2．磁极
磁体两端磁性最强，磁性最强的地方叫磁
极。任何磁体都有一对磁极，一个叫南极，用S
表示；另一个叫北极，用N表示，如右图所示。
N极和S极总是成对出现并且强度相等，不存在
独立的N极和S极。
当用一个条形磁铁靠近一个悬挂的小磁针(或条形磁铁)时，如下图所示。我们
发现：当条形磁铁的N极靠近小磁针的N
极时，小磁针N极一端马上被排斥；当条
形磁铁的N极靠近小磁针的S极时，小磁
针S极一端立刻被条形磁铁吸引。说明磁
极之间存在相互作用力，同名磁极互相排
斥，异名磁极互相吸引。
3．磁场
力是物质之间相互作用的结果。用手推门，门就会转动打开，这是因为力直接作用
于门。上述实验中，磁极之间存在的作用力并没有直接作用，到底是什么神密的物质使
得它们之间有力的作用呢？这种神密的物质就是磁场。磁极之间相互作用的磁力就是通
过磁场传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。磁极在自己周围的空间里产生磁场，
磁场对它里面的磁极有磁场力的作用。
4.磁场方向
把小磁针放在磁场中的任一点，可以看到小磁针受磁场力的作用。静止时它的两
极不再指向南北方向，而指向一个别的方向。在磁场中的不同点，小磁针静止时指的
方向一般并不相同。
这个现象说明，磁场是有方向性的。一般规定，在磁场中某点放一个能自由转动的
（展示磁
铁）
（对照实
物形进行
说明）
（演示）
（讲解）
小磁针，小磁针静止时N极所指的方向，就是该点磁场的方向。
在磁场中可以利用磁感线（也称为磁力线)来形象地表示各点的磁场方向。所谓磁
感线，就是在磁场中画出的一些曲线，曲线的疏密程度表示磁场的强弱；曲线上每一点
的切线方向，都跟该点的磁场方向相同，如下图所示。
若磁体周围磁场的强弱相等、方向相同，我们把它定义匀强磁场，如下图所示。
二、电流的磁场
1．电流的磁效应
磁铁并不是磁场的唯一来源。1820年，丹麦物理学家奥斯特做过下面的实验：放
在导线旁边的小磁针，当导线通过电流时会受到力的作用而偏转。这说明通电导体周围
存在磁场，即电流具有磁效应。磁场的强弱和通电导体的电流大小、距离远近有关，电
流越大，磁场越强；离导体越近，磁场越强。磁场的方向可以用安培定则（也称为右手
螺旋法则）来判断。
2．安培定则
通电导体周围的磁场方向，即磁感线方向与电流的关系可以用安培定则来判断。
(1)直线电流的磁场
直线电流的磁场的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线
垂直的平面上，如下图 (a)所示。
磁感线方向与电流的关系用安培定则判断：用右手握住通电直导体，让伸直的大拇
指指向电流方向，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，如下图(b)所
示。
（讲解、演
示）
（讲解）
（讲解、演
示）
(a) (b)
(2)通电螺线管的磁场
通电螺线管表现出来的磁性类似条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极。
通电螺线管的磁场方向判断方法是：用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指指向电流方
向，那么，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，即大拇指指向通电螺线管
的N极，如下图所示。
（3）环形电流的磁场
如下图所示是环形电流的磁场。环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合
曲线。在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。环形电流的方向跟它
的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和环形电流的方
向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的磁感线的方向。
（讲解、演
示）
（讲解、演
示）练习
小结
1.某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体两端磁性最强，磁性最强的地方叫磁极。任何磁体都有一对磁极，一个叫南极，用S表示；另一个叫北极，用N表示。N极和S极总是成对出现并且强度相等，不存在独立的N极和S极。磁体间同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
2.磁场是有方向性的，人们规定：放在磁场中某一点的一个可以自由转动的小磁针，当静止时N极所指的方向就是该点处的磁场方向。磁场可以用磁感线来描述它的强弱和方向。
3.电流周围存在着磁场的现象称为电流的磁效应。磁场具有力和能的特性，是一种特殊物质。通电导线的磁场方向与电流方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋法则）来判定，要特别注意大拇指与四指所指的方向的意义。
布置作业
课题※第三章磁场与电磁感应
※第二节磁路的物理量课型
新课
授课班级授课时数 1 教学目标
了解磁路、主磁通和漏磁通的概念
教学重点
磁路、主磁通和漏磁通
教学难点
对磁路、主磁通和漏磁通的理解
学情分析
教学效果
教后记
新授
A 、新授课
※第二节 磁路的物理量
一、磁通
磁感线的疏密定性地描述了磁场在空间的分布情况。磁通是定量地描述磁场在一定面积的分布情况的物理量。通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母?表示。磁通的国际单位制单位Wb （韦伯）。 当面积一定时，通过该面积的磁通越大，磁场就越强。
二、磁感应强度
磁感应强度是定量地描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。与磁场方向垂直的单位面积的磁通，叫做磁感应强度，也称磁通密度，用字母B 表示。磁感应强度的国际单位制单位T （特斯拉）。在匀强磁场中，磁感应强度与磁通的关系可以用公式表示为 S
B φ
=
式中：B ——匀强磁场的磁感应强度，国际单位制单位T （特斯拉）
φ——与B 垂直的某一截面积上的磁通，
国际单位制单位Wb （韦伯） S ——与B 垂直的某一截面面积，国际单位制单位㎡（平方米）
三、磁导率
用一个插有铁棒的通电线圈去吸引铁屑，然后把通电线圈中的铁棒换成铜棒去吸引铁屑，我们发现在两种情况下吸力大小不同，前者比后者大得多。 这个现象说明不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。 磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母μ表示，国际单位制单位H ／m （亨每米）。不同的媒介质有不同的磁导率。实验测定，真空的磁导率是一个常数，用0μ表示，即 H/m 1047
0-?=πμ
为了便于比较各种物质的导磁性能，我们把任一物质的磁导率μ与真空磁导率0
μ比值称为相对磁导率，用r μ表示，即0
μμ
μ=r 。 相对磁导率只是一个比值，它表明在其他条件相同的情况下，媒介质的磁感应强度是真空中的多少倍。
（讲解）
（举例讲解）
（讲解）
四、磁场强度
磁场中各点的磁感应强度B与磁导率μ有关，计算比较复杂。为方便计算，引入
磁场强度这个新的物理量来表示磁场的性质，用字母H表示。磁场中某点的磁场强度等
于该点的磁感应强度B与媒介质的磁导率μ的比值，用公式表示为
μ
B
H=或 B=μH
磁场强度的国际单位制单位A/m（安每米）。
五、磁路
磁通所经过的路径叫做磁路。为了使磁通集中在一定的路径上来获得较强的磁场，
常常把铁磁材料制成一定形状的铁心(铁磁材料的磁导率高)，构成各种电器设备所需的
磁路。如图所示，其中（a）图为无分支磁路，（b）图为分支磁路。
利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中，但是与电路比较，漏磁现象比漏
电现象严重得多。全部在磁路内部闭合的磁通叫做主磁通。部分经过磁路周围物质的闭
合磁通叫做漏磁通。如选用电磁铁、变压器等铁芯材料时应尽可能让全部磁通通过铁芯
截面。
如图所示，当线圈中通以电流后，大部分磁通沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，
这部分磁通就是主磁通。还有一小部分磁通，它们没有经过工作气隙和衔铁，而经空气
自成回路，这部分磁通就是漏磁通。
（讲解）练习
小结
1. 通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母φ表示。磁通的国际单位制单位Wb（韦）。
2. 与磁场方向垂直的单位面积的磁通，叫做磁感应强度，也称磁通密度，用字母B表示。磁感应强度的国际单位制单位T（特）。
3. 磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母μ表示，国际单位制单位H／m（亨每米）。不同的媒介质有不同的磁导率。
4. 磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度B与媒介质的磁导率μ的比值，国际单位制单位A/m（安每米）。
5. 磁通所经过的路径叫做磁路。全部在磁路内部闭合的磁通叫做主磁通。部分经过磁路周围物质的闭合磁通叫做漏磁通。
布置作业
课题
※第三章磁场与电磁感应
※第三节磁场对通电导体作用力课型
新课授课班级授课时数0.5 教学目标
1．计算电磁力的大小。
2．判断电磁力的方向。
教学重点
1．电磁力大小的计算。
2．电磁力方向的判断——左手定则。
教学难点
电磁力方向的判断——左手定则
学情分析
教学效果
教后记
新授A、新授课
※第三节磁场对通电导体作用力
我们知道电流可以产生磁场，当把通电导体置于磁场中时，会有什么情况发生呢？
如图所示，把一根直导线AB垂直放入蹄
形磁铁的磁场中。当导体未通电流时，导体不会
运动；如果接通电源，当电流从B流向A的时候，
导线立即向磁铁外侧运动。若改变导体电流方向，
则导体会向相反方向运动。我们把通电导体在磁
场中所受的作用力称为电磁力，也称安培力。从
本质上讲，电磁力是磁场和通电导线周围形成的
磁场相互作用的结果。
实验证明：在匀强磁场中，当通电导体与磁
场方向垂直时，电磁力的大小与导体中电流大小
成正比，与导体在磁场中的有效长度及磁感应强
度成正比，即
F=BIL
式中：F——导体受到的电磁力，国际单位制单位N (牛顿)
B——磁场中的磁感应强度，国际单位制单位T (特斯拉)
I——导体中的电流强度，国际单位制单位A (安培)
L——导体在磁场中的有效长度，国际单位制单位m (米) 实验还证明：当导线和磁感线方向成 角时，如下图所示。电磁力的大小为
F＝BI Lsinθ
通电导线在磁场中受到的电磁力的方向，可以用左手定则
来判断：伸出左手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指
垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，大拇指
所指的方向就是磁场对通电导线的作用力方向，如右图所示。（讲解、演示）
（对照图形进行说明）
（演示、说明）
练习
小结
1．在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，所受电磁力的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在的磁感应强度成正比，用公式表示为：F=BIL。
2．通电导线在磁场中受到的电磁力的方向，可以用左手定则来判断：伸出左手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向，就是磁场对通电导线的作用力方向。
布置作业
课题
※第三章磁场与电磁感应
※第四节铁磁性物质课型
新课授课班级授课时数0.5 教学目标
1．了解铁磁性物质的磁化现象。
2．了解常用磁性材料的种类及其用途。
教学重点
1．铁磁性物质的磁化现象。
2．常用磁性材料的种类及其用途。
教学难点
铁磁性物质的磁化现象。
学情分析
教学效果
教后记
新授A、新授课
※第四节铁磁性物质
生活中使用螺丝刀拧螺钉时，螺丝刀上的螺钉很容易掉下来。这时只需把螺丝刀放在磁铁（如音箱扬声器）上摩擦几下就可以把螺丝吸起来。但是当拿磁铁去吸铜钥匙时，无论如何铜钥匙根本就吸不起来，你知道产生这些现象的原因吗？
一、铁磁物质的磁化
1.物质分类
根据磁导率的大小不同，可将物质分成三类：
r
μ略大于1的物质称为顺磁物质，
如空气、铝、锡等；
r
μ略小于l的物质称为反磁物质，如氢、铜、石墨等；顺磁物质
和反磁物质统称为非铁磁物质。
r
μ远大于1的物质称为铁磁性物质，如铁、钴、镍、硅钢、铁氧体等。
2. 铁磁物质的磁化
如果把一块磁铁从它的中央断开，会得到两块新的永久磁铁。如果再把这两块磁铁锯开，就得到四块磁铁。如果继续这样做，最后会得到极大数量的小磁铁，原先的那块磁铁就是由它们构成的。因此，可以认为永久磁铁是由极大数量的微小磁铁所组成。
一块磁铁是由极大数量的小磁铁组成的。把这些小磁铁称为基本磁铁，又称磁畴。在正常的铁中，那些磁畴杂乱无章地排列，磁畴间的磁性被抵消，对外部(整体)不呈现磁性，如下图(a)所示。如果把一块铁放人磁场中，那些基本磁铁将被迫按相同方向排列，如下图(b)所示。
这时，它们组合起来的磁性在它们周围将很显著，即铁已经被磁化。
二、铁磁材料分类
铁磁物质可分成三类。
1.软磁物质
软磁材料的特点是磁导率
r
μ很大，易被磁化也易去磁。典型的软磁材料有硅钢片、铸铁、坡莫合金等。硅钢片主要用来制作电动机和变压器的铁心，坡莫合金用来制造小（讲解、演示）
（讲解）
（对照图形进行说明）
（讲解）
型变压器、高精度交流仪表(灵敏继电器、磁放大器等)。
2.硬磁物质
硬磁材料的特点是需要较强的外磁场的作用，才能使其磁化，而且不易退磁。其典型材料有钴钢、碳钢等。因其剩磁强，不易退磁，常用来制造各种形状的永久磁铁。
3.矩磁物质
矩磁材料的特点是只需很小的磁场就能使它迅速磁化，并达到最大值，去掉外磁场仍能保持原来的强度。矩磁材料主要用于制造计算机中存储元件的环形磁心。
练习
小结
1. 原来没有磁性，在外磁场作用下产生磁性的现象叫做磁化。
2. 铁磁物质可分成三类：软磁物质、硬磁物质、矩磁物质。
布置作业
课题
※第三章磁场与电磁感应
※第五节电磁感应课型
新课授课班级授课时数 1 教学目标
1．了解电磁感应现象及定律。
2．理解楞次定律和右手定则。
教学重点
1．电磁感应。
2．楞次定律和右手定则。
教学难点
楞次定律和右手定则。
学情分析
教学效果
教后记
新授A、新授课
※第五节电磁感应
1820年奥斯特发现电流的磁效应以后，人们很自然地想到：既然电流能产生磁场，磁场能否产生电流呢?许多科学家开始不懈地探索。1831年，法拉第终于发现了由磁场产生电流的条件和规律，即电磁感应现象。
一、电磁感应现象
如下图所示，在匀强磁场中放置一根导体AB，导体AB的两端分别与灵敏电流计的接线柱连接形成闭合回路。当导线AB在磁场中做切割磁感线运动时。电流计指针偏转，表明闭合回路有电流流过；当导线AB平行于磁感线方向运动时，电流计指针
不偏转，表明闭合回路没有电流流过。
实验证明：闭合回路中的一部分导体相对于磁场做切割磁感线运动时，回路中有电流流过。
如下图所示，空心线圈的两端分别与灵敏电流计的接线柱连接形成闭合回路。当用条形磁铁快速插入线圈时，电流计指针偏转，表明闭合回路有电流流过；当条形磁铁静止不动时，电流计指针不偏转，表明闭合回路没有电流流过；当条形磁铁快速拔出线圈时，电流计指针偏转，表明闭合回路有电流流过。
实验证明：闭合回路中的磁通发生变化时，回路中有电流流过。
因此，不论是闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，还是闭合回路中的磁场发生变化，穿过线圈的磁通都发生变化。这样，我们可以得出结论：不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通发生变化，闭合回路就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流叫做感应电流。
二、电磁感应定律（讲解、演示）
（讲解、演示）
1.法拉第电磁感应定律
实验证明：对于导体切割磁感线，导体中产生的感应电动势与导体切割运动速度、磁感应强度、导体长度成正比。当导体运动方向与导体本身垂直，并且跟磁感线方向也垂直时，导体切割磁感线产生的感应电动势大小为
Blv E =
式中：B ——磁场磁感应强度，国际单位制单位T （特）
l ——导体长度，国际单位制单位m （米）
ν——导体运动速度；国际单位制单位m/s （米每秒）
E ——导体切割磁感线产生的感应电动势，国际单位制单位V （伏） 在线圈中，感应电动势的大小与磁通变化的快慢有关。磁通变化的快慢叫做磁通的变化率，即单位时间内磁通的变化量。
法拉第电磁感应定律告诉我们：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通的变化率成正比。用公式表示为
t
e ??Φ
=
如果线圈的匝数有N 匝，那么，线圈的感应电动势为
t
N
e ??Φ
= 2.楞次定律
通过实验观察，我们发现：当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加。如右图（a)、(c)所示。当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线
圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少，如右图(b)、(d ）所示。
因此，我们得出结论，感应电流的方向，总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化，这就是楞次定律。
3.右手定则
当闭合电路中的一部分导线做切割磁感线运动时，感
应电流的方向可用右手定则来判断：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，大拇指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向，如右图所示。
（举例讲解）
（演示、讲解）
（演示、讲解）
练习
论电磁感应的发现历程 古之成大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。昔禹之治水，凿龙门，决大河，而放之海。方其功之未成也，盖亦有溃冒冲突可畏之患，惟能前知其当然，事至不惧而徐为之图，是以得至于成功。电磁感应的发现与发展，凝结了无数人的智慧。 伟大的哲学家康德曾经说过：“各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。”在1820年，丹麦物理学家、化学家奥斯特在一次实验中发现了电流的磁效应，这一惊人发现使当时整个科学界受到很大的震动，从此拉开了电磁联系的序幕，“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。” 奥斯特发现电流的磁现象后不久，各国各地的科学家们展开了对称性的思考：电和磁是一对和谐对称的自然现象，既然存在磁化和静电感应现象，那么磁体或电流也应能在附近导体中感应出电流来。于是，当时许多著名的科学家如法国的安培、菲涅尔、阿拉果和英国的沃拉斯顿等都纷纷投身于探索磁与电的关系之中。 仅仅空有满腔热血是远远不够的，还需要有科学的方法以及持之以恒的毅力，勇于突破思维的局限。安培曾做了很多实验，以期能实现“磁生电”，但他把分子电流理论看的
过分重要，完全被自己的理论囚禁起来了，以致尽管在一次实验中展现出了磁生电的迹象，但却没有引发他的正确认识。 1823年，瑞士物理学家科拉顿曾企图用磁铁在线圈中运动获得电流。他把一个线圈与电流计连成一个闭合回路。为了使磁铁不至于影响电流计中的小磁针，特意将电流计用长导线连后放在隔壁的房间里，他用磁棒在线圈中插入或拔出，然后一次又一次地跑到另一房间里去观察电流计是否偏转。由于感应电流的产生与存在是瞬时的暂态效应，他当然观察不到指针的偏转，发现电磁感应的机会也失之交臂。 为了证明磁能生电，1820年至1831年期间，法拉第用实验的方法探索这一课题，最初也是像上述物理学家一样，利用通常的思想方法，做了大量的实验，但磁生电的迹象却始终未出现。失败并没有使他放弃实验，因为他坚信自然力是统一的、和谐的，电和磁是彼此有关联的。 1825年，斯特詹发明了电磁铁，这给法拉第的研究带来了新的希望。1831年，法拉第终于在一次实验中获得了突破性进展。而这次实验就是著名的法拉第圆环实验。 这一实验使法拉第豁然开朗：由磁感应电的现象是一种暂态效应。发现了这一秘密后，他设计了另外一些实验，并证实了自己的想法。就这样经过近10年的思考与探索，法拉第克服了思维定势采用了新的实验方法，终于发现了电磁
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优)及答案 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2） （1）求导体棒下滑的最大速度； （2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度； （3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）． 【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2 （32 22mgs mv Rt 【解析】 【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解； 解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ， 根据安培力公式有： F BIL =， 根据欧姆定律有： cos E BLv I R R θ==， 解得： 222 sin 18.75cos mgR v B L θ θ = =； （2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ， cos 1BLv I A R θ = =， 0.2F BIL N ==， 24.4/a m s =； （3）根据能量守恒有：22012 mgs mv I Rt = + ， 解得： 2 02mgs mv I Rt -=
课题 ※第三章磁场及电磁感应 ※第一节磁场课型 新课授课班级授课时数 1 教学目标 1．了解磁场及电流的磁场。 2．了解安培力的大小及方向。 教学重点 1．磁场。 2．安培力的大小及方向。 教学难点 安培力的大小及方向。 学情分析 教学效果 教后记
新授课 A、新授课 ※第一节磁场 一、磁场 1．磁体 某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体 分为天然磁体和人造磁体。常见的条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁等都是人造磁体， 如下图所示。 3-2 常见人造磁铁 2．磁极 磁体两端磁性最强，磁性最强的地方叫磁 极。任何磁体都有一对磁极，一个叫南极，用S 表示；另一个叫北极，用N表示，如右图所示。 N极和S极总是成对出现并且强度相等，不存在 独立的N极和S极。 当用一个条形磁铁靠近一个悬挂的小磁针(或条形磁铁)时，如下图所示。我们发现： 当条形磁铁的N极靠近小磁针的N极时， 小磁针N极一端马上被排斥；当条形磁铁 的N极靠近小磁针的S极时，小磁针S极 一端立刻被条形磁铁吸引。说明磁极之间 存在相互作用力，同名磁极互相排斥，异 名磁极互相吸引。 3．磁场 力是物质之间相互作用的结果。用手推门，门就会转动打开，这是因为力直接作用 于门。上述实验中，磁极之间存在的作用力并没有直接作用，到底是什么神密的物质使 得它们之间有力的作用呢？这种神密的物质就是磁场。磁极之间相互作用的磁力就是通 过磁场传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。磁极在自己周围的空间里产生磁场， 磁场对它里面的磁极有磁场力的作用。 4.磁场方向 把小磁针放在磁场中的任一点，可以看到小磁针受磁场力的作用。静止时它的两 极不再指向南北方向，而指向一个别的方向。在磁场中的不同点，小磁针静止时指的 方向一般并不相同。 这个现象说明，磁场是有方向性的。一般规定，在磁场中某点放一个能自由转动的 （展示磁 铁） （对照实 物形进行 说明） （演示） （讲解）
一、 选择题：（每小题3分，共6） 磁场 1 一个带电粒子以速度v 垂直进入匀强磁场B 中，其运动轨迹是一半径为R 的圆。要使半径变为 2R ，磁感应强度B 应变为：( ) (A) 2B (B) B/2 (C) 2 B (D) 2 B/2 2. 磁场的高斯定理说明了稳恒磁场的某些性质。下列说法正确的是 ( ) (A) 磁场力是保守力； (B) 磁场是无源场； (C) 磁场是非保守力场； (D) 磁感应线不相交。 3 如图所示，1/4圆弧导线 ab,半径为r,电流为I ，均匀磁场为B, 方向垂直ab 向上，求圆弧ab 受的安培力的大小和方向（ ） （A 垂直纸面向外 （B 垂直纸面向里 （C ）2BIr π 垂直纸面向外 （D ）2BIr π 垂直纸面向里 4. 如图所示，圆型回路L 内有电流1I 、2I ，回路外有电流3I ，均在真空中，P 为L 上的点，则（ ）
（A ）012()L d I I μ?=-+?B l （B ）0123()L d I I I μ?=++?B l （C ）0123()L d I I I μ?=+-?B l （D ）012()L d I I μ?=+?B l 5 匀强磁场B 中有一半径为r ，高为L 的圆柱面，B 方向与柱轴平行，则穿过圆柱面的磁通量为：（ ） (A) B R 2π (B) 0 (C) B R 22π (D) B R 221π 6 载有电流I 的导线如图放置，在圆心O 处的磁感应强度B 为：（ ） (A)μ0I/4R+μ0I/4πR (B)μ0I/2πR+ 3μ0I/8R (C) μ0I/4πR -3μ0I/8R (D) μ0I/4R+ μ0I/2πR
中学高二年级选修3-2 册物理学科导学案（学生版） 课题：电磁感应的发现 【学习目标】（清晰、具体、可检测性强) 1.了解电磁感应现象的发现过程，认识电磁感应现象的时代背景和思想历程。 2.知道电磁感应现象产生的电流叫感应电流。 3．知道科学探究的的一般方法，了解相关的实验。 【学习重点】 认识电磁感应现象，了解相关实验 【学习过程】（预热衔接、问题引领、自主学习、交流互助、学生展示、质疑探究、精彩点评） 一、复习：奥斯特-----电流的磁效应。 阅读教材并回忆有关奥斯特发现电流磁效应的内容。 （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？ （2）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？回忆学过的知识如何解释？ （3）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。 二、学习过程： 1.法拉第发现电磁感应现象。 （1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？ （2）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？ （3）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？ （4）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。 2.电磁感应现象的分类。 阅读教材并回答： 法拉第发表的论文中，把电磁感应现象分为五类： ①、 ②、
③、 ④、 ⑤、 学生活动：自主完成。 3.感应电流:由产生的电流叫感应电流。 （1）讨论交流，设计实验，如何利用提供的器材产生感应电流？（画出设计草图） （2）观察演示实验，认识感应电流。 4.电磁感应现象发现的意义。 阅读教材并思考回答电磁感应发现的意义： （1）电磁感应的发现，使人们发明了，把能转化为能。 （2）电磁感应的发现，使人们发明了，解决了电能远距离传输中的能量大量损耗的问题。 （3）电磁感应的发现，使人们制造了，反过来把能转化为能，比如生活中的、、。 【课堂总结】 1、我们可以通过哪些实验与现象来说明（证实）磁现象与电现象有联系？ 2、如何让磁生成电？ 3、生活中电磁有关的现象？ 【当堂训练】 【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C） A．安培B．赫兹C．法拉第D．麦克斯韦 【例2】发现电流磁效应现象的科学家是__奥斯特__，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_安培_，发现电磁感应现象的科学家是_法拉第_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_库仑_。 【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（B） A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路中产生电流 C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场 【作业】思考：产生感应电流的条件？
物理电磁感应现象的两类情况的专项培优练习题 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图，在地面上方空间存在着两个水平方向的匀强磁场，磁场的理想边界ef 、gh 、pq 水平，磁感应强度大小均为B ，区域I 的磁场方向垂直纸面向里，区域Ⅱ的磁场方向向外，两个磁场的高度均为L ；将一个质量为m ，电阻为R ，对角线长为2L 的正方形金属线圈从图示位置由静止释放(线圈的d 点与磁场上边界f 等高，线圈平面与磁场垂直)，下落过程中对角线ac 始终保持水平，当对角线ac 刚到达cf 时，线圈恰好受力平衡；当对角线ac 到达h 时，线圈又恰好受力平衡(重力加速度为g ).求： (1)当线圈的对角线ac 刚到达gf 时的速度大小； (2)从线圈释放开始到对角线ac 到达gh 边界时，感应电流在线圈中产生的热量为多少? 【答案】(1)1224mgR v B L = (2)322 44 2512m g R Q mgL B L =- 【解析】 【详解】 (1)设当线圈的对角线ac 刚到达ef 时线圈的速度为1v ，则此时感应电动势为： 112E B Lv =? 感应电流：11E I R = 由力的平衡得：12BI L mg ?= 解以上各式得：122 4mgR v B L = (2)设当线圈的对角线ac 刚到达ef 时线圈的速度为2v ，则此时感应电动势 2222E B Lv =? 感应电流：2 2E I R = 由力的平衡得：222BI L mg ?=
解以上各式得：222 16mgR v B L = 设感应电流在线圈中产生的热量为Q ,由能量守恒定律得： 22122 mg L Q mv ?-= 解以上各式得：322 44 2512m g R Q mgL B L =- 2．如图，垂直于纸面的磁感应强度为B ，边长为 L 、电阻为 R 的单匝方形线圈 ABCD 在外力 F 的作用下向右匀速进入匀强磁场，在线圈进入磁场过程中，求： (1)线圈进入磁场时的速度 v 。 (2)线圈中的电流大小。 (3)AB 边产生的焦耳热。 【答案】(1)22 FR v B L =；(2)F I BL =；(3)4FL Q = 【解析】 【分析】 【详解】 (1)线圈向右匀速进入匀强磁场，则有 F F BIL ==安 又电路中的电动势为 E BLv = 所以线圈中电流大小为 = =E BLv I R R 联立解得 22 FR v B L = (2)根据有F F BIL ==安得线圈中的电流大小 F I BL = (3)AB 边产生的焦耳热 22( )4AB F R L Q I R t BL v ==??
第三章 总结一、电磁感应 （1）法拉第电磁感应定律： dt d 共同特征是面积变化或磁场变化 产生感应电动势的条件是：穿过回路的磁通量发生变化 对于多匝回路（2）楞次定律 第一种表述：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的 磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化． 第二种表述：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。 楞次定律本质上是能量守恒定律的反映 二、电动势 （1）动生电动势 磁场不变导体在磁场中运动s s d B dt d k dt d N dt d B V K
（2）感生电动势涡旋电场 导体不动，磁场变化而产生的电动势 涡旋电场（感生电场） 法拉第电磁感应定律 比较这是麦克斯韦方程组的一个， 核心是变化的磁场激发涡旋电场 感应加速器 电磁感应和相对运动 存在电场或存在磁场与观察者有关 动生电动势和感生电动势也是相对的 电磁场力是相对论不变的 三、互感和自感 1．互感、互感系数 自感、自感系数 全磁通与回路的电流成正比： 称L 为自感系数,简称自感或电感 物理意义：一个线圈中通有单位电流时，通过线圈自身的磁通链数，S d t B l d E S L S L S d j l d B 0S d t B l d E S L i B F V E Li
等于该线圈的自感系数。 由电磁感应定律，自感电动势 自感和互感的关系 2．电感的连接 顺接 反接3．自感磁能和互感磁能: （1）自感磁能 同理自感为L 的线圈,通有电流I 所储存的磁能应该等于这电流消失时自感电动势所做的功 （2）互感磁能 同理，先合开关k2使线圈2充电至I2，然后再合开关k1保持I2不变，给线圈 1 充电，得到储存在磁场中的总能量为：这两种通电方式的最后状态相同，dt di L dt d L 21L L k M M L L L 221M L L L 221L I L L W LI idt dt di L dq A 2021 L o I L L W LI di Li idt A 2212 1122 222 1112212121I I M I L I L W W W W m 1 2212 112 2221122121'I I M I L I L W W W W m M M M 2112
第四章 磁场和电磁感应 第一节 电流的磁效应 一、 磁场 1．磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2．磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。 3．磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N 极所指的方向即为该点的磁场方向。 二、磁感线 1．磁感线 在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图所示。 2．特点 (1) 磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱。 (2) 磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由N 极出来，绕到S 极；在磁体部，磁感线的方向由S 极指向N 极。 (3) 任意两条磁感线不相交。 说明：磁感线是为研究问题方便人为引入的假想曲线，实际上并不存在。 图5-2所示为条形磁铁的磁感线的形状。 3．匀强磁场 在磁场中某一区域，若磁场的大小方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。 三、电流的磁场 1．电流的磁场 条形磁铁的磁感线 磁感线
直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定，方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。 螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管部的磁感线方向。 2．电流的磁效应 电流的周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。
人教版高中物理选修3-1部分知识点 内部资料 第三章《磁场》 一、磁现象和磁场 1）磁体分为天然磁石和人造磁体。磁体吸引铁质物体的性质叫做磁性。磁体磁性最强的区域叫做磁极。同名磁极相互排斥；异名磁极相互吸引。 2）电流的磁效应 奥斯特发现，电流能使磁针偏转，因此，电流就等效成磁体。 3）磁场 ①磁场与电场一样，都是看不见摸不着，客观存在的物质。电流和磁体的周围都存在磁场。 ②磁体与磁体之间、磁体与电流之间，以及电流与电流之间的相互作用，是通过磁场发生的。 ③地球的磁场 地球的地理两极与地磁两极并不重合，其间有一个夹角，这就是地磁偏角。地理南极附近是地磁北极；地理北极附近是地磁南极。 二、磁感应强度B 1）物理意义：磁感应强度B 为矢量，它是描述磁场强弱的物理量。 2）方向：小磁针静止时N 极所指的方向或者小磁针N 极的受力方向规定为该点的磁感应强度的方向。 3）大小：IL F B ，单位：特斯拉（T ） 条件：磁场B 的方向与电流I 的方向垂直。 其中：IL 为电流元，F 为电流元受到的磁场力。 三、几种常见的磁场 1）磁感线 为了形象地描述磁场，曲线上每一点的切线方向都是该点的磁感应强度B 的方向。 2）安培定则（右手螺旋定则） ①第一种描述：对于直线电流，右手握住导线，1、拇指指向电流的方向；2、弯曲的四指指向磁感线的方向。直线电流的磁感线都是以电流为轴的同心圆，越远离电流磁场越弱。 ②第二种描述：对于环形电流，1、弯曲的四指指向环形电流的方向；2、拇指指向环内部的磁感线方向。环形电流内部的磁场恰好与外部的磁场反向。 3）安培分子电流假说
分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。安培分子电流假说揭示了磁的电本质。一条铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的；当分子电流的取向一致时，铁棒被磁化。磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性。 4）磁通量Φ ①定义式：BS =φ，单位：韦伯（Wb ） 其中：S 为在磁场中的有效面积。 ②磁通量是标量，但有正负，正负不表示大小。 四、安培力 （1）大小：θsin BIL F = 其中：θ为磁场B 与电流I 的方向夹角。当B 与I 垂直时，0 90=θ，安培力最大F=BIL ；当B 与I 平行时，00=θ，安培力最小F=0。 （2）方向：左手定则 ①磁感线垂直穿过手心；②四指指向电流的方向；③拇指所指的方向就是安培力的方向。 注意：安培力不但垂直于磁场B 的方向，而且垂直于电流I 的方向。 五、洛伦兹力 （1）大小：θsin qvB f = 其中：θ为磁场B 与运动电荷的速度v 的方向夹角。当B 与v 垂直时，090=θ，安培力最大f=qvB ；当B 与v 平行时，00=θ，安培力最小f=0。 （2）方向：左手定则 ①磁感线垂直穿过手心；②四指指向正电荷运动的方向；③拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。 注意：洛伦兹力不但垂直于磁场B 的方向，而且垂直于运动电荷速度v 的方向。因此，洛伦兹力不做功。 六、带电粒子在电磁场中的运动 1、带电粒子的种类 ①带电粒子，如电子、质子、α粒子、粒子等，一般情况下，不考虑重力。 ②带电微粒，如液滴、尘埃、小球等，一般情况下，必须考虑重力。 2、带电粒子在场中的运动 （1）带电粒子在匀强磁场中的运动 ①当v 平行于磁场B 进入时，粒子做匀速直线运动。 ②当v 垂直于磁场B 进入时，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。 r v m qvB 2 = 所以，粒子的轨道半径qB mv r = ，粒子运动的角速度m qB r v ==ω，粒子运动的周期
2012-2013学年第一学期高二物理学案（008） 班级 高二( )班 学生姓名 ______ _ 完成时间： （学案A 等级要求：书写规范，全部完成，有用红笔订正，正确率80%以上） 课题：电磁感应现象的发现 课型：新授课 单元5课时：第1课时 【学习目标】 1、 法拉第和电磁感应现象，知道感应电流的产生是由于穿过闭合回路的磁通量发生改变 而引起的 2、 了解电源电动势的概念 目标1：法拉第和电磁感应现象 自主学习 1、丹麦物理学家 偶然发现，接通电流时导线附近的小磁针忽然 。 奥斯特实验发现了 ，说明电流能够产生磁场，它使人们第一次认识到电和磁之间确实存在着某种联系，为此后一系列电磁规律的发现奠定了基础。 2、电能产生磁，那磁能不能生电，开始思考并研究这个问题的物理学家是 3、电磁感应现象 如果螺线管中有电流，电流计的指针就会 实验发现当 磁铁时，电流计的指针会偏 转说明，此时螺线管内有 5、磁通量用Φ表示，Φ= ，其中B 表示 ，S 表示 。磁通量的单位是 ，简称 ，符号为 。 6、产生电流的原因：通过闭合回路的 发生改变。 我能做 1、首先发现电流磁效应和电磁感应现象的科学家分别是( )
A.安培和法拉第 B.奥斯特和法拉第 C.库仑和法拉第 D. 奥斯特和麦克斯韦 2、如图所示，矩形区域abcd内有匀强磁场，闭合线圈由位置1通过这个磁场运动到位置2．线圈在运动过程的哪几个阶段有感应电流，哪几个阶段没有感应电流？为什么？ 目标2：了解电源电动势的概念 自主学习 1、在下面的电路图里，闭合开关的时候，灯泡会亮，是由的 原因，普通的1号干电池的电动势是。 2、电动势，描述， 称为电动势。电动势的符号是，它的单位与电压的单位同样是 ，符号是。 3、 在这个实验中，电流计会偏转，是在充当电 源的。 这个电源的电动势和一般的干电池电源不一样，是由于 通过螺线管的 的改变，感应产生的，我们称 为。 （简单的理解就是螺线管在这里充当电源） 我能做： 1、安培于1821年时用类似于图的通电线圈进行过探求感应电流的实验，但没有发现电磁感应现象，他失败的原因是（） A．他的实验电路有问题 B．他的仪器连接有问题 C．他只关注到稳定时的情形 D．他没有留意磁铁插入或拔出的瞬间情形
一 填空题 1. 把一个面积为S ，总电阻为R 的圆形金属环平放在水平面上，磁感应强度为B 的匀强磁场竖直向下，当把环翻转?180的过程中，流过环某一横截面的电量为 。 答：R BS 2。 2. 一半径为m 10.0=r 的闭合圆形线圈，其电阻Ω=10R ，均匀磁场B ρ 垂直于线圈平面。欲使线圈中有一稳定的感应电流A 01.0=i ，B 的变化率应为多少 1s T -?。 答：1s T 18.3-?。 3. 如图所示，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次动作快，线圈中产生的感应电动势为1ε；第二次慢，线圈中产生的感应电动势为2ε，则两电动势的大小关系是1ε 2ε 答：>。（也可填“大于”） 4. 如图所示，有一磁感强度T 1.0=B 的水平匀强磁场，垂直匀强磁场放置一很长的金属框架，框架上有一导体ab 保持与框架边垂直、由静止开始下滑。已知ab 长 m 1.0，质量为kg 001.0，电阻为Ω1.0，框架电阻不计，取2s m 10?=g ，导体ab 下落的最大速度 1s m -?。
答：1s m 10-?。 5. 金属杆ABC 处于磁感强度T 1.0=B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里（如图所示）。已知BC AB =m 2.0=，当金属杆在图中标明的速度方向运动时，测得C A ,两点间的电势差是V 0.3，则可知B A ,两点间的电势差ab V Ｖ。 答：V 0.2。 6. 半径为r 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为n ，通以交变电流 t I I ωcos 0=，则围在管外的同轴圆形回路(半径为R )上的感生电动势为 。 答：t nI r ωωμsin π002。 7. 铁路的两条铁轨相距L ，火车以v 的速度前进，火车所在地处地磁场强度在竖直方向上的分量为B 。两条铁轨除与车轮接通外，彼此是绝缘的。两条铁轨的间的电势差U 为 。 答：BLv 。 8. 图中，半圆形线圈感应电动势的方向为 （填：顺时针方向或逆时针方向）。 答：逆时针方向。 9. 在一横截面积为0.2m 2的100匝圆形闭合线圈，电阻为0.2Ω。线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈截面，其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图所示。线圈中感应电流的大小是 A 。
第三章.磁场和磁路，电磁感应 知识复习 1、磁场方向是如何规定的？磁感线是如何形象表示磁场方向的？它有什么特点？ 2、右手定则的内容是什么？安培定则呢？ 3、磁感应强度的符号，定义式，国际单位是什么？磁通的符号，定义式，国际单位是什么？磁场强度的符号，定义式，国际单位是什么？磁导率的呢？ 4、如何计算磁场对电流作用力的大小？如何判断作用力的方向？左手定则内容是什么？ 5、电磁感应现象产生的条件是什么？ 6、如何运用右手定则和楞次定律判断感应电流的方向？ 7、如何运用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小？写出其常用公式？ 8、什么是自感现象？其感应电动势大小与什么有关？
9、什么是互感现象？其感应电动势的大小与什么有关？ 10、什么是互感线圈的同名端？在线圈绕法不知的情况下，如何用实验判断同名端？ 11、变压器的作用是什么？它的由哪几部分构成？写出其变换交流电压的公式，变换交流电流的公式和变换交流阻抗的公式？ 第一节：识记磁场主要物理量（磁感应强度.磁通.磁场强度和磁导率）的物理意义.单位和它们之间的相互关系； 3.1.1.1.线圈的铁心不是整块金属，而是许多薄硅钢片叠压而成，这是为了减小磁滞和涡流损耗。 ( ) （中等难度） 3.1.1.2.相同的线圈,有铁芯线圈的电感比空心线圈的电感大。（）（中等难度） 3.1.1.3 .当结构一定时，铁心线圈的电感就是一个定值。( ) （容易） 3.1.1. 4.磁体2个磁极各用字母S和N表示。（）（容易） 3.1.1.5.磁极间有相互作用力，同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥的性质。（）（容易） 3.1.3.1.条形磁铁磁场最强的地方是（）。（容易） A.磁铁两极 B.磁铁中心点 C.磁感线中间位置 D.无法确定 3.1.3.2.关于磁场和磁力线的描述，正确的说法是（）。（中等难度） A.磁极之间存在着相互作用力，同名磁极互相吸引，异名磁极互相排斥 B.磁力线可以形象地表示磁场的强弱与方向 C.磁力线总是从磁极的北极出发，终止于南极 D.磁力线的疏密反映磁场的强弱，磁力线越密表示磁场越弱，磁力线越疏表示磁场越
1.1 电磁感应现象的发现 ［要点导学］ 1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们的观察与思考来发现。例如摩擦生热则表明了机械运动与热运动是互相联系的，奥斯特之所以能够发现电流产生磁场，就是因为他相信不同自然现象之间是互相联系和互相转化的。 2、机遇总是青睐那些有准备的头脑，奥斯特的发现是必然中的偶然。发现中子的历史过程（在选修3-5中学习）也说明了这一点。小居里夫妇首先发现这种不带电的未知射线，他们误认为这是能量很高的射线，一项划时代的伟大发现就与小居里夫妇擦肩而过了。当查德威克遇到这种未知射线时，查德威克很快就想到这种不带电的射线可能是高速运动的中子流，因为查德威克的老师卢瑟神福早已预言中子的存在，所以查德威克的头脑是一个有准备的头脑，查德威克就首先发现了中子，并因此获得诺贝尔物理学奖。所以学会用联系的眼光看待世界，比记住奥斯特实验重要得多。 3、法拉第就是用联系的眼光看待世界的人，他坚信既然电流能够产生磁场，那么利用磁场应该可以产生电流。信念是一种力量，但信念不能代替事实。探索“磁生电”的道路非常艰苦，法拉第为此寻找了10年之久，我们要学习的就是这种百折不挠的探索精神。 4、法拉第为什么走了10年弯路，这个问题值得我们研究。原来自然界的联系不是简单的联系，自然界的对称不是简单的对称，“磁生电”不象“电生磁”那样简单，“磁生电”必须在变化、运动的过程中才能出现。法拉第的弯路应该使我们对自然界的联系和对称的认识更加深刻、更加全面。 ［范例精析］ 例1奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。 解析法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。它们都与变化和运动有关。 拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的附近，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。因为“磁生电”是在变化或运动中产生的物理现象。 例2 自然界的确存在对称美，质点间的万有引力F=Gm1m2/r2和电荷间的库仑力F=kq1q2/r2就是一个对称美的例子。电荷间的相互作用是通过电场传递的，质点间的相互作用则是通过引力场传递的。点电荷q的在相距为r处的电场强度是E=kq/r2，那么质点m在相距为r 处的引力场强度是多少呢？如果两质点间距离变小，引力一定做正功，两质点的引力势能一定减少。如果两电荷间距离变小，库仑力一定做正功吗？两电荷的电势能一定减少吗？请简述理由。
课后巩固作业 限时：45分钟总分：100分 一、选择题(包括8小题，每小题8分，共64分) 1．下列说法中正确的是( ) A．感生电场由变化的磁场产生 B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定 D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向解析：磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和右手定则判断，故A、C项正确，B、D项错． 答案：AC 2．如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是( ) A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B．动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C．动生电动势的产生与静电力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 解析：根据动生电动势的定义可知A项正确．动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B项正确，C、D项错误． 答案：AB 3．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将( ) A．不变B．增加 C．减少D．以上情况都可能 解析：当磁感应强度均匀增大时，产生感生电场，根据楞次定律判断出感生电场的方向沿逆时针方向．粒子带正电，所受电场力与感生电场的方向相同，因而运动方向也相同，从而做加速运动，动能增大，B选项正确． 答案：B 4．如图所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱
时，则( ) A．N端电势高 B．M端电势高 C．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，N端电势高 D．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，M端电势高 解析：将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中由N指向M，即M端电势高，B正确；若磁场不变，半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M，即M端电势高，D正确． 答案：BD 5．在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯．a、b、c为三个闭合金属圆环，位置如图所示．当滑动变阻器滑片左右滑动时，能产生感应电流的圆环是( )
一 选择题 (共36分) 1. (本题 3分)(2734) 两根平行的金属线载有沿同一方向流动的电流．这两根导线将： (A) 互相吸引． (B) 互相排斥． (C) 先排斥后吸引． (D) 先吸引后排斥． ［ ］ 2. (本题 3分)(2595) 有一N 匝细导线绕成的平面正三角形线圈，边长为a ，通有电流I ，置于均匀 外磁场B v 中，当线圈平面的法向与外磁场同向时，该线圈所受的磁力矩M m 值为 (A) 2/32IB Na ． (B) 4/32IB Na ． (C) °60sin 32IB Na ． (D) 0． ［ ］ 3. (本题 3分)(2657) 若一平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用，这说明： (A) 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行． (B) 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行． (C) 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直． (D) 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直． ［ ］ 4. (本题 3分)(2404) 一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情况是 (A) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向平行． (B) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向垂直． (C) 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移． (D) 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移． ［ ］ 5. (本题 3分)(5137) 尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，当不计环的自感时，环中 (A) 感应电动势不同． (B) 感应电动势相同，感应电流相同． (C) 感应电动势不同，感应电流相同． (D) 感应电动势相同，感应电流不同． ［ ］
高中物理选修2-1第三章电磁感 应（含解析） 一、单选题 1.下列现象中，属于电磁感应现象的是（） A.小磁针在通电导线附近发生偏转 B.通电线圈在磁场中转动 C.闭合线圈在磁场中运动而产生电流 D.磁铁吸引小磁针 2.下列家用电器中，利用电磁感应原理进行工作的是（） A.电吹风 B.电冰箱 C.电饭煲 D.电话机 3.下列设备中，利用电磁感应原理工作的是（） A.电动机 B.白炽灯泡 C.发电机 D.电风扇 4.电磁感应现象在生活及生产中的应用非常普遍，下列不属于电磁感应现象及其应用的是（） A.发电机 B.电动机 C.变压器 D.日光灯镇流器 5.如图所示，把一条长直导线平行地放在小磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，小磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家是（） A.奥斯特 B.法拉第 C.洛伦兹 D.楞次 6.金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是（） A.金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B.金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流 C.金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D.探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同 7.在物理学中许多规律是通过实验发现的，下列说法正确的是（） A.麦克斯韦通过实验首次证明了电磁波的存在 B.牛顿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持 C.奥斯特通过实验发现了电流的热效应 D.法拉第通过实验发现了电磁感应现象
8.关于感应电流，下列说法中正确的是（） A.只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生 B.穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生 C.线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生 D.只要闭合电路的导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生 9.奥斯特发现电流的磁效应的这个实验中，小磁针应该放在（） A.南北放置的通电直导线的上方 B.东西放置的通电直导线的上方 C.南北放置的通电直导线同一水平面内的左侧 D.东西放置的通电直导线同一水平面 内的右侧 10.图所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3 的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，下列判断正确的是（） A.Φ1最大 B.Φ2最大 C.Φ3最大 D.Φ1=Φ2=Φ3 二、多选题 11.如图所示，直导线MN竖直放置并通以向上的电流I ，矩形金属线框abcd与MN处在同一平面，边ab与MN平行，则（） A.线框向左平移时，线框中有感应电流 B.线框竖直向上平移时，线框中有感应电流 C.线框以MN为轴转动时，线框中有感应电流 D.MN中电流突然变化时，线框中有 感应电流 12.我国已经制订了登月计划，假如航天员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边 有一只灵敏电流计和一个小线圈，则下列推断中正确的是() A.直接将电流计放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无 B.将电流计与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流计无示数，则判断月球表面无磁场 C.将电流计与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流计有示数，则判断月球表面有磁场 D.将电流计与线圈组成闭合回路，使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动，
29．（16分）如图所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A /之间会产生电热差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强 时，电热差U 、电流I 和B 的关系为：d IB K U =，式中的比例系数K 称为霍尔系数。 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力 运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另 一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛仓兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。 设电流I 是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v ，电量为e 回答下列问题： （1）达到稳定状态时，导体板上侧面A 的电势_____下侧面A 的电势（填高于、低于或等于） （2）电子所受的洛仑兹力的大小为______。 （3）当导体板上下两侧之间的电差为U 时，电子所受静电力的大小为_____。 （4）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为ne K 1= 其中h 代表导体板单位体积中电子的个数。 解析：（1）低于 （2）evB （3）)(evB h U e 或 （4）电子受到横向静电力与洛仑兹力的作用，两力平衡，有 evB h U e 得：U=hvB ……① 通过导体的电流密度I=nev ·d ·h ……② 由 d IB K U =，有 d h d neuB k huB ???= 得 ne K 1= ……③ 30．（18分）如图所示，直角三角形的斜边倾角为30°，底边BC 长为2L ，处在水平位置，斜边AC 是光滑绝缘的，在底边中点O 处放置一正电荷Q ，一个质量为m ，电量为q 的带负电的质点从斜面顶端A 沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足D 时速度为v 。 （将（1），（2）题正确选项前的标号填在题后括号内） （1）在质点的从D 点向C 点运动的过程中不发生变化的是 ①动能 ②电势能与重力势能之和 ③动能与重力势能之和 ④动能、电势能、热能三者之和 （ ） （2）质点从D 点向C 点的运动是 A 、匀加速运动 B 、匀减速运动 C 、先匀加速后匀减速的运动 D 、加速度随时间变化的运动 （ ） （3）该质点到非常挨近斜边底端C 点时速度v c 为多少？沿斜面向下的加速度a c 为多
第三章磁场 第1 节磁现象和磁场 、磁现象磁性：能吸引铁质物体的性质叫磁性。 磁体：具有磁性的物体叫磁体磁极：磁体中磁性最强的区域叫磁极。 、磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引. （与电荷类比） 三、磁场 1.磁体的周围有磁场 2.奥斯特实验的启示：——电流能够产生磁场，运动电荷周围空间有磁场 导线南北放置 3.安培的研究：磁体能产生磁场，磁场对磁体有力的作用；电流能产生磁场，那么磁场对电流也 应该有力的作用 性质：①磁场对处于场中的磁体有力的作用。 ②磁场对处于场中的电流有力的作用。 第2 节磁感应强度 F 跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 、定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力 的比值叫做磁感应强度． 对磁感应强度的理解 1．描述磁场的强弱 2．公式B＝F/IL 是磁感应强度的定义式，是用比值定义的，磁感应强度B的大小只决定于 磁场本身的性质，与F、I、L 均无关． 3．单位：特，符号T 1T=1N/AM 4.定义式B＝FIL 成立的条件是：通电导线必须垂直 于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除 了与磁场强弱有关外，还与导线的方向有关．导线放入磁场 中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受力为零的 地方，磁感应强度B 的大小不一定为零，这可能是电流方 向与B 的方向在一条直线上的原因造成的． 5．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短，IL 称作“电流元”，相当于静电场中的试探电 荷． 6．通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方 向． 7. 磁感应强度与电场强度的区别磁感应强度B 是描述 磁场的性质的物理量，电场强度E 是描述电场的性质的物 理量，它们都是矢量，现把它们的区别列表如下： 磁感应强度是矢量，其方向为该处的磁场方向遵循平行四边形定则。如果空间同时存在两个或两个以上的磁场时，某点的磁感应强度B 是各磁感应强度的矢量和．
电磁感应现象及电磁在生活中的应用 摘要：电磁感应，也称为磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。 电磁反应是一个复杂的过程，其运用到现实生活中的技术（例如：电磁炉、微波炉、蓝牙技术、磁悬浮列车等等）。是经过很多人的探索和努力一步一步走到现在的。 正文： 电磁感应的定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 电磁感应的发现：1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A 接直流电源，线圈B接电流表，他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现，铁环并不是必须的。拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就，是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念，支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。 电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，乃是电磁学中伟大的成就之一。它不仅让我们知道电与磁之间的联系，而且为电与磁之间的转化奠定了基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间，单位为s.ε为产生的感应电动势，单位为V。 磁通量：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。(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。 (2)公式：Φ＝BS 当平面与磁场方向不垂直时： Φ＝BS⊥＝BScosθ（θ为两个平面的二面角） (3)物理意义