物理课件-电磁感应现象课件

随着科技的不断发展，电磁感应式污 水处理技术将不断提高处理效率、降 低能耗和成本，为环境保护事业做出 更大贡献。
污水处理效果
电磁感应式污水处理技术具有处理效 果好、无需添加化学药剂、无二次污 染等优点，可广泛应用于工业废水、 生活污水等领域。
电磁感应式空气净化技术
电磁感应原理
利用电磁感应原理，在空气中产 生强磁场，使空气中的有害物质 在磁场作用下发生分解或转化，
能量守恒
在电磁感应现象中，能量是守恒的。即机械能的减少等于电能的增加和内能的增加之和。
02
电磁感应现象的应用
感应电动机
感应电动机的原理
利用电磁感应原理，将电能转化为机械能的一种旋转电机。其核心部件为定子和 转子，定子绕组中通入三相交流电产生旋转磁场，转子导体在旋转磁场中切割磁 感线产生感应电动势和电流，从而形成电磁转矩驱动转子旋转。
• 实验结论：通过本次实验，我们验证了电磁感应现象的存在，并探究了电磁感 应定律。实验结果表明，当导体在磁场中运动时，会在导体中产生感应电动势 和感应电流。这一现象在电机、变压器等电气设备中有着广泛的应用。同时， 我们也需要注意到在实验过程中可能存在的误差和影响因素，如线圈与磁铁的 相对位置不稳定、电流表、电压表的量程选择不当等。为了提高实验的准确性 和可靠性，我们可以采取一些措施来减小误差，如使用更精确的测量仪器、改 进实验方法等。
实验步骤 01
1. 准备实验器材，包括电源、导线、电流表、电 02 压表、滑动变阻器、开关、磁铁和线圈等。
2. 按照实验电路图连接电路，注意电流表、电压 03 表的接线和量程选择。
实验步骤和操作要点
01 3. 将线圈置于磁铁附近，并调整线圈与磁铁的相 对位置。
02 4. 闭合开关，观察并记录电流表、电压表的读数 。

04
【答案】D
【详解】A．通电长直导线周围的磁场不是匀强磁场，距离导线越近，则磁场越强，
越远处磁场越弱，选项A错误；
B．线圈向右匀速平移时，线圈中磁通量减小，则会产生感应电流，选项B错误；
C．当长直导线中电流I均匀增大时，线圈中磁通量增加，会有感应电流，选项C错误；
D．当长直导线中电流I均匀减小时，线圈中磁通量减小，线圈中有感应电流，选项D
C．将线圈A从线圈B中拔出
D．将电池的正负极对调，闭合开关
02
【答案】A
【详解】A．由题意可知，开关闭合瞬间，线圈A中的电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B和电
流表构成的闭合回路中有感应电流产生，电流表的指针向右偏转。保持开关闭合，将滑片P向右滑动，
滑动变阻器接入电路的电阻值减小，回路中的电流增大，穿过线圈B的磁通量增加，电流表的指针向右
抽出
分析论证
线圈中的磁场
时，
线圈中有感应电流；
线圈中的磁场
线圈中无感应电流
时，
替换后实验
条形磁铁的磁场
通电螺线管的磁场
模拟法拉第实验
-
+
开关闭合，
迅速移动
滑片
G
－
开关闭合
瞬间
+
开关断开
瞬间
＋
复原再做
实验操作
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片
D．线圈绕平行于磁场的转动轴转动，如图（d）所示
01
【答案】C
【详解】A．线圈沿磁场方向上下运动，线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，A错
误；
B．线圈垂直于磁场方向向右运动，运动范围在匀强磁场内，线圈的磁通量不变，不

的磁场在其周围空间激发一种电场提供的。这
种电场叫感生电场（涡旋电场）
感生电场 E i
感生电场力 qEi
感生电场为非静 电性场强，故：
e E i dld dm t
Maxwell：磁场变化时，不仅在导体回路中 ，而且在其周围空间任一点激发电场，感生 电场沿任何闭合回路的线积分都满足下述关 系：
E id l d d m t d ds B td S d B t d S
线
形
状
电力线为闭合曲线
E感
dB 0 dt
电 场 的
为保守场作功与路径无关
Edl 0
为e非i 保守E 场感作d功l与路径dd有mt关
性
静电场为有源场
质
EdS
e0
q
感生电场为无源场
E感dS0
➢感生电动势的计算
方法一，由 eLE感dl
需先算E感
方法二， 由 e d
di
(有时需设计一个闭合回路)
2.感生电场的计算
Ei
dl
dm dt
L
当 E具i 有某种对称
性才有可能计算出来
例：空间均匀的磁场被限制在圆柱体内，磁感
强度方向平行柱轴，如长直螺线管内部的场。
磁场随时间变化，且设dB/dt=C >0，求圆柱
内外的感生电场。
则感生电场具有柱对称分布
Bt
此 E i 特点：同心圆环上各点大小相同，方向
磁通量 的变化
感应电流的 磁场方向
感应电流 的方向
电动势 的方向
➢ 楞次定律的另一种表述：
“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”
“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的 场

由N 匝导线构成旳线圈时：
i
d dt
(1
2
N )
d dt
(
N i 1
i
)
d
dt
N
全磁通： i i 1
磁通链数： N
i
N
d
dt
伏特 1V 1Wb s1
设闭合线圈回路旳电阻为R
感应电流：
Ii
i
R
1 R
d
dt
感应电量： q
t2 t1
I i dt
1 R
2 d
1
1 R
(1
2 )
结论：在 t1 到 t2 时间内感应电量仅与线圈回路 中全磁通旳变化量成正比，而与全磁通变化旳快
dB dt
导体
电磁灶
电磁感应炉
§8.3 自感和互感
8-3-1 自感
当经过回路中电流 发生变化时，引起穿过 本身回路旳磁通量发生 变化，从而在回路本身 产生感生电动势旳现象 称为“自感现象”。所 产生旳电动势称为“自 感电动势” 。
B I ,又Ψ B
LI
L称为自感系数简称自感。 单位：“亨利”（H）
dV 2 rldr
Wm
V wmdV
R2 o I 2 2 lrdr R1 8 2r 2
o I 2l R2 dr o I 2l ln R2
4 r R1
4 R1
法二：
先计算自感系数
L ol ln R2 2 R1
Wm
1 2
LI 2
oI 2l 4
ln
R2 R1
§8.5 位移电流
8-5-1 位移电流
1H 1Wb A 1
1H 103 mH 106 μH

4. 分析结果
根据记录的数据，分析电磁感应 现象中产生的电动势大小和方向 与磁场变化的关系，验证法拉第 电磁感应定律。
5. 清理实验现场
实验结束后，关闭电源，拆解电 路，整理实验器材。
05
电磁感应现象的意义与影响
对现代电力工业的影响
发电
发电机利用电磁感应原理将机械 能转化为电能，为现代电力工业
提供源源不断的能源。
智能电网
智能电网的建设需要大量应用电磁感应技术，实 现高效、安全、可靠的电力传输和分配。
3
交通领域
未来交通工具如电动汽车、高速磁悬浮列车等将 大量应用电磁感应技术，提高运行效率和安全性 。
学生自我评估与反馈
学生应自我评估对本课程内容的掌握程度，是否理解了电磁感应现象的基本概念和法拉第电磁感应定律的原理 。
用于测量感应电流的大小 和方向。
导线
连接电源、线圈、电流计 和磁铁。
实验步骤与观察
2. 启动实验
打开电源，逐渐增加磁场强度或 改变磁场方向，观察灵敏电流计 的读数变化。
1. 连接电路
将电源、线圈、电流计和磁铁按 照电路图正确连接，确保线路接 触良好。
3. 记录数据
在实验过程中，记录不同磁场强 度和方向下，感应电流的大小和 方向变化。
输电
高压输电线路利用电磁感应原理 将电能高效地传输到各个角落，
满足人们的电力需求。
配电
配电系统利用电磁感应原理实现 电能的分配和管理，保障电力供
应的稳定性和可靠性。
对现代电子工业的影响
电子设备
各种电子设备如电视、电脑、手机等 都离不开电磁感应的应用，如变压器 、电感器等。
通信技术
无线通信和光纤通信技术利用电磁感 应原理实现信息的传输和处理，极大 地促进了现代电子工业的发展。

自感系数
电磁感应
对于一个任意的回路
L
d dt
d dI
dI dt
L
L
dI dt
L dΨ Ψ dI I
自感（系数）的物理意义：
① L dΨ Ψ dI I
在数值上等于回路中通过单位电流时， 通过自身回路所包围面积的磁通链数。
电磁感应
②
L
d
dt
d( LI ) L dI I dL
解： r R E涡 • dl L
B
•
dS
t
S
分布。 E
L E涡dl
S
B dS t
dB
R L E
d
t
E r
0
B E
E涡
2r
dB dt
r 2
E涡
r 2
dB dt
方向：逆时针
电磁感应
r R
L E涡 •
dl
S'
B t
•
dS
在圆柱体外，由于
l H • dl NI
H 2r NI
H NI 2r
I
R2 R1
B NI
2r
d
B
•
dS
NI
hdr
2r
h
r dr
电磁感应
d
B
•
dS
NI
hdr
2r
d
NIh 2
R2
R1
dr r
NIh ln( R2 )
2
R1
N N 2Ih ln( R2 )
2
R1
L
N 2h
ln(
R2
)
I 2
R1
电磁感应

3.电磁感应现象及应用
-1-
学习目标 思维导图
1.了解电磁 感应现象的 发现过程,体 会人类探究 自然规律的 科学态度和 科学精神。 2.通过实验, 探究和理解 感应电流的 产生条件。 3.能够运用 感应电流的 产生条件判 断是否产生 感应电流。 4.了解电磁 感应现象的 应用。
必备知识
自我检测
答案:×
必备知识
自我检测
课前篇自主预习
(3)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。
() 解析:只有闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动时,闭合回
路中才会产生感应电流。
答案:×
(4)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。 ( )
解析:产生感应电流的两个条件都满足才会有感应电流产生。 答案:√
实验装置
实验操作
导体棒静止或平行于 磁感线运动
回路中有无 电流
无
导体棒做切割磁感线 运动
有
必备知识
自我检测
(2)磁铁在线圈中运动
实验装置
实验操作
课前篇自主预习
线圈中有无电流
条形磁铁在线圈中插入或拔 出时
有
条形磁铁在线圈中静止不动 无
必备知识
自我检测
(3)模拟法拉第的实验
实验装置
课前篇自主预习
实验操作
课堂篇探究学习
探究
随堂检测
穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有以下四种情况:
B 不变、S 变
Φ
变化 B 变、S 不变 的四 种 B 和 S 都变 情况
B 和 S 大小都不变,但 二者之间的夹角变
例:闭合电路的一部分导体切割 磁感线时 例:线圈与条形磁铁发生相对运 动时

实验现象 (有无电流)
有 无 有 有 无 有
分析论证
线圈中的磁场变化时，线圈中 有电流产生；线圈中的磁场不 变时，线圈中无电流产生
实验三 磁场和导体无相对运动是否产生电流(如图所示)
实验操作
开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关保持闭合，滑动变 阻器滑片不动 开关保持闭合，迅速移 动滑动变阻器的滑片
实现现象(线圈B中 有无电流)
4.磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正、负。当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正 值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值。 (2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ，反向磁通量 为Φ′，则穿过该平面的磁通量Φ总＝Φ－Φ′。磁通量等于穿过该平面 的磁感线的净条数(磁通量的代数和)。 5.磁通量的变化量 ΔΦ＝|Φ2－Φ1|。
答案 磁通量无变化。线圈中无感应电流。穿过线圈的磁感线分布情况 如图，穿过左右两侧磁感线的条数相同，方向相反，故穿过线圈的磁通 量始终为零，故磁通量始终不变，线圈中始终无感应电流。
练习
3.(多选)(2023·福建福州市高二期末)如图所 示有三种实验装置，选项中能使装置产生 感应电流的是 A.图甲中，使导体棒AB沿着磁感线方向运
磁感线运动 导体棒做切割
磁感线运动
无 闭合回路包围的磁场的面积变 化时，电路中有电流产生；包
无 围的磁场的面积不变时，电路 中无电流产生
有
实验二 探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)
实验操作
N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出
S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出
√B.开关S接通后，电路中电流稳定时
C.开关S接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 D.开关S断开的瞬间

课堂小结
1. 划时代的发现 法拉第——电磁感应——感应电流
2. 产生感应电流的条件 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感 应电流。
3. 电磁感应现象的应用 发电机、变压器、电磁炉
3. 法拉第最初发现“电磁感应现象”的实验情景简化如图所示，在正确操 作的情况下，得到符合实验事实的选项是（ ） A．闭合开关的瞬间，电流计指针无偏转 B．闭合开关稳定后，电流计指针有偏转 C．通电状态下，断开与电源相连线圈的瞬间，电流计指针有偏转 D．将绕线的铁环换成木环后，闭合或断开开关瞬间，电流计指针无偏 转
例：关于感应电流，下列说法中正确的是（ ） A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流 B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流 C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中 一定没有感应电流 D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感 应电流
2.产生感应电流的条件 （3）感应电流产生的条件：
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就 产生感应电流。 思考：能引起磁通量发生变化的原因有哪些？ a.由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化。 b.磁场不变，由于闭合回路的面积S变化而引起磁通量的变化。 c.闭合回路的磁场和面积S同时变化而引起磁通量的变化。 d.闭合回路与磁场间的夹角变化而引起磁通量的变化。
（2）实验分析：
条形磁体运动
电路中是否产生感应
电流表指针是否摆动
电流
N/S极插入线圈
是
是
N/S极停在线圈中
否
否
N/S极从线圈中拔出
是
是
条形磁体插入线圈时，线圈中的磁场由弱变强，条形磁体从线圈中 拔出时，线圈中的磁场由强变弱，即通过线圈的磁场强弱发生变化 时，会产生感应电流。2.产生感应流的条件（2）实验分析：

甲
乙
课堂小结
第1节 电磁感应 (一)法拉第的发现 1．电磁感应：由于导体在磁场中运动而产生电流的现象 2．感应电流：在电磁感应中产生的电流 (二)发电机 1．我国交变电流的频率为50 Hz 2．发电机由转子和定子两部分组成 3．发电机工作时将机械能转化为电能
完成配套课后练习。
B．话筒
C．电磁继电器
D．扬声器
2．小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快 速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇竟然变成了“发电机”。 关于该实验，下列说法正确的是( A )
A．电风扇发电的原理是电磁感应 B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用 C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能 D．小灯泡发光是把光能转化为电能
教科版九年级物理上册
第八章· 电磁相互作用及应用
第1节 电磁感应现象
科幻故事：科学家带领科考队员乘飞机环地球 自西向东考察时，遇到能源不足的问题，科学家奇 妙地用长导线和一个金属球，借地球这个大磁场 感应出来电能，为什么能产生电？
整体认知：
在现在我们所用的发电机可以产生电，它 是如何产生电的？它的工作原理是什么？什么 条件下才能生电？前面我们学过的奥斯特实验 说明电可以生磁，那么反过来磁能不能生电呢？
3．(1)如图甲所示，当悬挂着的导体棒ab在磁场中左右运动时，视察到小量程 电流表的指针会摆动，随着对这种现象的深入研究，人们发明制造了__发__电____机， 实现了___机_械____能向电能的转化。
(2)如图乙是一种“手摇充电式电筒”，握住它上下摇动就能自动充电。从透明外
壳可视察到内部有固定线圈；摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动，据此 猜测，这种电筒的制造原理是___电__磁__感_应____，其中那个滑动的物块是__磁__铁____。