1、10.5 10.5 电磁感应现象电磁感应现象电磁感应的条件电磁感应的条件感应电流的方向感应电流的方向 问题引入问题引入电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象中的能量转换电磁感应现象中的能量转换 英国物理学家英国物理学家法拉第法拉第经过十年坚经过十年坚持不懈地努力，终于取得重大突破，持不懈地努力，终于取得重大突破，在在1831年发现了由磁场产生电流的条年发现了由磁场产生电流的条件和规律。这种由磁场产生电流的现件和规律。这种由磁场产生电流的现象后来被称为象后来被称为电磁感应现象电磁感应现象。他的这一发现进一步揭示了电与他的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磁的内在联系，为建立
2、完整的电磁理论奠定了坚实的基础。奠定了坚实的基础。法拉第法拉第 问题引入问题引入 1.实验研究实验研究 演演示示实实验验一一 闭闭合合回回路路中中的的一一部部分分导导体体在在磁磁场场中中做切割磁感线运动。做切割磁感线运动。一、电磁感应现象一、电磁感应现象 演示实验二演示实验二 将磁铁插入或拔出螺线管。将磁铁插入或拔出螺线管。演示实验三演示实验三 双螺线管实验。双螺线管实验。2.实验分析实验分析 演演示示实实验验一一 闭闭合合回回路路中中的的一一部部分分导导体体在在磁磁场场中中做做切割磁感线运动。切割磁感线运动。实验结论实验结论 闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动的本质是闭闭合回路中的部分导体
3、做切割磁感线运动的本质是闭合回路中磁通量的变化。合回路中磁通量的变化。实验现象实验现象闭合回路磁通量闭合回路磁通量导体运动方向导体运动方向垂直磁场方向垂直磁场方向沿磁场方向沿磁场方向 实验现象实验现象产生电流产生电流无无 电电 流流有变化有变化无变化无变化 演示实验二演示实验二 将磁铁插入或拔出螺线管。将磁铁插入或拔出螺线管。实验现象实验现象闭合回路磁通量闭合回路磁通量磁铁运动方向磁铁运动方向磁磁 极极 插插 入入磁磁 极极 拔拔 出出静静 止止 不不 动动实实 验验 现现 象象产生电流产生电流产生电流产生电流无无 电电 流流有变化有变化有变化有变化无变化无变化（3）演示实验三演示实验三 双螺
4、线管实验。双螺线管实验。闭合回路磁通量闭合回路磁通量变阻器滑动变阻器滑动开开 关关 通通 断断实实 验验 现现 象象实实 验验 方方 法法螺线管插入拔出螺线管插入拔出 实验结论实验结论 变化的磁场能使闭合回路产生电流，这种现象叫做变化的磁场能使闭合回路产生电流，这种现象叫做电磁感应电磁感应，所产生的电流叫做所产生的电流叫做感应电流感应电流。实验现象实验现象产生电流产生电流产生电流产生电流产生电流产生电流有变化有变化有变化有变化有变化有变化 1.产生感应电流的条件产生感应电流的条件 2.理解理解 （1）磁磁通通量量的的变变化化 与与磁磁通通量量 本本身身有有着着本本质质的的区区别别。只只有有在在
5、磁磁通通量量 发发生生变变化化（即即大大小小，小小大大，有有无无,无无有有)的过程中的过程中,闭合回路中才有感应电流产生。闭合回路中才有感应电流产生。通过闭合回路的磁通量发生变化。通过闭合回路的磁通量发生变化。二、电磁感应的条件二、电磁感应的条件 （2）引起）引起磁通量变化的原因磁通量变化的原因 B 发生发生变化或变化或S 发生发生变化或变化或B和和S的夹角发生的夹角发生变化。变化。（3）电磁感应现象的电磁感应现象的“暂态性暂态性”。闭闭合合回回路路中中一一部部分分导导体体做做切切割割磁磁感感线线运运动动时时，产产生生的的感应电流的方向可用感应电流的方向可用右手定则右手定则确定。确定。1.右右
6、手手定定则则 伸伸开开右右手手，使使拇拇指指与与其其余余四四指指垂垂直直，且且都都与与手手掌掌在在同同一一平平面面内内，让让磁磁感感线线垂垂直直穿穿入入手手心心，拇拇指指指指向向导导线线运运动动方方向向，则则四四指指所所指指的的方方向向就是导线中感应电流的方向。就是导线中感应电流的方向。三、感应电流的方向三、感应电流的方向 闭闭合合回回路路中中的的磁磁通通量量发发生生变变化化时时，回回路路中中感感应应电电流流的方向遵循什么规律？的方向遵循什么规律？演演示示：请请观观察察磁磁铁铁N 极极在在插插入入线线圈圈和和拔拔出出线线圈圈的的过过程中，闭合电路中感应电流的方向相同吗？程中，闭合电路中感应电流
7、的方向相同吗？现象现象：产生的感应电流的方向不同。产生的感应电流的方向不同。观观察察：N 极极和和S S 极极插插入入和和拔拔出出过过程程中中，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量 的的变变化化有有什什么么不不同同？产产生生的的感感应应电电流流的的磁磁场场方方向向与与 的变化有什么关系？的变化有什么关系？B 与与B 方向的关系方向的关系I感感的磁场的磁场B 的方向的方向磁通量磁通量 的变化的变化原磁场原磁场B 的方向的方向vvvv将上述实验结果分析填入下表中：将上述实验结果分析填入下表中：增加增加减少减少增加增加减少减少相反相反相反相反相同相同相同相同 2.楞楞次次定定律律 闭闭合合回回路路中中产
8、产生生的的感感应应电电流流的的方方向向，总总是使它的是使它的磁场磁场阻碍阻碍穿过线圈的原磁通量的穿过线圈的原磁通量的变化变化。(1)当当原原磁磁场场穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量增增加加时时，感感应应电电流的磁场就和原磁场方向相反。流的磁场就和原磁场方向相反。(2)当当原原磁磁场场穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量减减少少时时，感感应应电电流的磁场就和原磁场方向相同。流的磁场就和原磁场方向相同。3.用用楞次定律确定感应电流方向的步骤如下：楞次定律确定感应电流方向的步骤如下：(1)确定回路中原来的磁场方向；确定回路中原来的磁场方向；(2)确定穿过线圈的原磁通量是增加还是减少；确定
9、穿过线圈的原磁通量是增加还是减少；(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；(4)利用安培定则确定感应电流的方向。利用安培定则确定感应电流的方向。实验结论实验结论 例例1 如如图图所所示示，当当磁磁铁铁的的N 极极插插入入线线圈圈时时，试试确确定定感感应电流的方向。应电流的方向。答答:(1)当当磁磁铁铁N极极插插入入线线圈圈时时，线线圈中圈中原磁场的方向向下原磁场的方向向下。(2)穿过线圈的磁通量是穿过线圈的磁通量是增加增加的。的。(3)由由楞楞次次定定律律知知感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场要要阻阻碍碍原原磁磁通通量量的的增增加加，因因此此感感应应电电
10、流流产产生生的的磁磁场场方方向向与与原原磁磁场场方方向向相相反反，即即感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场的的方方向向上向向上。(4)根根据据安安培培定定则则可可以以确确定定，感感应应电电流流的的方方向向如如图图中中箭头所示。箭头所示。实验一、二实验一、二 机械能机械能电能电能 方式：外力移动导体（或磁铁）做功方式：外力移动导体（或磁铁）做功 应用：发电机应用：发电机 实验三实验三 电能电能电能电能 方式：由一个螺线管转移给另一个螺线管方式：由一个螺线管转移给另一个螺线管 应用：变压器应用：变压器 结论：结论：在电磁感应现象中，不同形式的能量在相互转在电磁感应现象中，不同形式的能量在相互转换过
11、程中能量守恒。换过程中能量守恒。四、电磁感应现象中的能量转换四、电磁感应现象中的能量转换 例例2 如如图图所所示示，闭闭合合线线框框abcd 的的平平面面跟跟磁磁感感线线方方向向平平行。试问下列情况线框中有无感应电流产生？为什么？行。试问下列情况线框中有无感应电流产生？为什么？（1 1）线框沿磁感线方向运动。）线框沿磁感线方向运动。（2 2）线框垂直磁感线方向运动。）线框垂直磁感线方向运动。（3 3）线框以）线框以bc 边为轴由前向上转动。边为轴由前向上转动。答答:（1）线线框框沿沿磁磁感感线线方方向向运运动动，磁磁通通量量无无变变化化，线线框框中中没没有有感感生生电电流流产产生。生。（2）线
12、线框框垂垂直直磁磁感感线线方方向向运运动动，磁磁通通量量无无变变化化，线线框框中没有感生电流产生。中没有感生电流产生。（3）线线框框以以bc边边为为轴轴由由前前向向上上转转动动，磁磁通通量量由由大大变变小，线框中有感生电流产生。小，线框中有感生电流产生。Bbacd 例例3 如如图图所所示示，abcd 是是一一个个金金属属框框架架，cd 是是可可动动边边，框框架架平平面面与与磁磁场场垂垂直直。当当cd 边边向向右右滑滑动动时时,请请分分别别用用右右手手定定则则和和楞楞次次定定律律来来确确定定cd中感应电流的方向。中感应电流的方向。bGacdcdv 答答：当当cd 边边在在框框架架上上向向右右做做
13、切切割割磁磁感感线线滑滑动动时时，用用右手定则可以确定感应电流的方向是由右手定则可以确定感应电流的方向是由c 指向指向d。同同样样，当当cd 边边向向右右滑滑动动时时，穿穿过过abcd 回回路路的的磁磁通通量量在在增增加加，根根据据楞楞次次定定律律，感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场将将阻阻碍碍原原磁磁通通量量的的增增加加，所所以以它它的的方方向向与与原原磁磁场场的的方方向向相相反反，即即垂垂直直纸纸面面向向外外，又又根根据据安安培培定定则则可可知知，感感应应电电流流的的方方向向仍是由仍是由c 指向指向d。I 1.下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是 （）(A)无无论论在在什什么么情情况
14、况下下，只只要要闭闭合合电电路路中中有有磁磁通通量量，电路中就一定产生感应电流。电路中就一定产生感应电流。(B)闭闭合合电电路路中中的的一一部部分分导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，电电路路中就会产生感应电流。中就会产生感应电流。(C)闭闭合合电电路路中中的的一一部部分分导导体体平平行行于于磁磁场场方方向向运运动动时时，电路中就会产生感应电流电路中就会产生感应电流 (D)闭闭合合电电路路中中的的一一部部分分导导体体在在磁磁场场中中做做切切割割磁磁感感应应线运动时，电路中就会产生感应电流线运动时，电路中就会产生感应电流D 练练 习习2.试试用用右右手手定定则则确确定定导导线线怎怎样样运运动动时时，才才能能产产生生如如图图所示的感应电流。所示的感应电流。3.如图所示，把一条形磁铁从如图所示，把一条形磁铁从闭合螺线管的右端插入，试判断螺闭合螺线管的右端插入，试判断螺线管里产生感应电流的方向。线管里产生感应电流的方向。Nv
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