感应电流产生的条件

第一章 电磁感应

二、感应电流产生的条件

教学目标

1知识和技能

(l)观察电磁感应现象，并能根据实验事实归纳出感应电流的产生条件。

(2)进一步认识磁通量概念，能结合实例对磁通量变化进行定性分析和定量判断。

(3)学会运用条件。判断具体实例中有无感应电流。

2过程和方法

(l)体会科学探索的过程特征，领悟科学思维方法。

(2)通过实验探究，培养学生的观察、操作、分析、概括能力。

3情感、态度和价值观

通过实验探究，培养学生严谨的科学态度和勇于探索、坚韧不拔的科学精神，进一步加强学生的团队意识。

重点和难点

1教学重点

(l)学生实验探究的过程。

(2)对感应电流产生条件的归纳总结。

2教学难点

(l)教师对学生探究式学习的操控。

(2)学生对实验现象的分析总结) 磁通量的变化。

设计思路

为了体现新课改的理念和教材的要求，让学生通过学习既掌握知识技能，又感受过程方法，本节课采用。设疑激趣、合作互动、实验探究、归纳总结、演绎应用。的教学方法，即通过教师的设疑激趣，营造师生合作互动的情景氛围，进而引发学生渴求知识的欲望，尝试 。自主探究问题、解决问题。让学生在探究过程和知识建构过程中，领悟科学的研究方法，提升科学的探究能力，这样既充分体现了学生的主体地位，教师又起到了主导的作用。 教学用具

1．学生分组实验器材：条形磁体、大小螺线管(带铁芯) 、灵敏电流表、滑动变阻器、电池组、开关、导线若干等。

2．教师演示实验器材：自制小木门、马蹄形磁铁、导线框、示教电流表、学生电源、灵敏电流表、电磁铁(内部产生匀强磁场) 、手摇式发电机、手压式环保小电筒、手摇绳、导线若干。

3．多媒体设备、PPT 课件。

教学过程

实验引入

师：老师这里有一扇自制小木门，通过导线与灵敏电流计连在

一起，当我开关门时，请大家注意观察灵敏电流计的反应。

(注：小木门门框上绕有多匝导线，并用白纸覆盖，灵敏电流计实物

投影)

演示：开关门。

师：大家发现灵敏电流计有什么反应?

生：灵敏电流计指针发生了偏转。

师：灵敏电流计指针发生了偏转，说明导线中产生了电流，那么这里面的电流产生的原因是什么呢? 这就是本节课我们一起要探究的问题) 探究感应电流产生的条件。

设计思想：通过实验创设物理情景，让学生带着疑问走进课堂，驱使学生作进一步的学习和探究

新课教学

师：关于感应电流产生的条件，大家在初中阶段已经有过初步的研究。请大家回忆一下，初中学习阶段，我们已知道产生感应电流的条件是什么呢?

生：闭合电路中，部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。

师：很好，关键词：闭合、切割。老师这里有一个线圈，我通过导线与灵敏电流计连成一个回路；老师这还有一个马蹄形磁铁，我们知道这个马蹄形磁铁内部磁感线是竖直向下的，怎样才叫切割呢? 演示：部分导体水平运动、竖直运动、不动、斜向运动切割磁感线。

设计思想：强调切割是导体运动方向和磁感线方向不平行，为后面条形磁铁、通电螺线管插人大螺线管产生感应电流的条件分析做铺垫，同时也为后续的E=BLV加sin θ的推导奠定基础〕

师：是否只有切割磁感线才可以产生感应电流，不切割可不可以产生感应电流，也就是说还 有哪些情况也可以产生感应电流呢? 分组讨论，设计实验方案。

提示：设计时可以参考老师提供的器材，也可以带着这样几个问题：哪些器材可以获得磁场? 产生感应电流的回路需用哪些器材构成? 回路中感应电流如何检验？如何操作？

设计思想：培养学生团结协作的精神以及分析问题、解决问题的能力，同时为了降低难度，做适当的提示学生上台交流：

学生甲：(学生方案投影)

学生乙：(可能) 学生甲的方案一般都能设计出，学生乙的方案若设计不出，可在学生甲的方案基础上引导：

我们知道磁铁可以产生磁场，通电导线也可以产生磁场，哪一个器件周围产生的磁场与条形磁铁周围的磁场很相似呢?) 通电螺线管。那我

们就可以将通电螺线管来替代条形磁铁。思考：通

电螺线管与条形磁铁相比，有哪些优点呢? 磁性的

有无可通过通断电来控制；磁场的强弱可通过滑动

变阻器以及铁芯来控制，如图所示。

设计思想：培养学生的口头表达能力，同时潜

移默化的影响学生方法要共享，平时学习要多沟通，体现合作学习。

学生实验，教师巡视，点拨，同时观察各小组完成实验情况。要求学生在作实验的同时还要对以下几点做好记录：你们是如何操作的? 你们观察到了什么现象? 你们能解释实验现象产生的原因吗? 你们得出的结论是什么?

〔设计思想：让学生亲身体验，观察现象并获取感性认识，便于学生思考分析，同时锻炼学生的实验能力〕

小组代表发言交流：

方案一、条形磁铁：插人有感应电流，不动无感应电流，拔

出有感应电流

结论：(不同学生可能有不同的表述)

闭合回路中，磁铁与螺线管有相对运动时有感应电流产生。

闭合回路中，线圈(螺线管) 切割磁感线时回路中有感应电流产

生。

闭合回路中，线圈(螺线管) 中磁场强弱发生变化时回路中有感应电流产生。

方案二、通断开关有感应电流，移动滑动变阻器滑片有感应电流，小螺线管插人拔出有感应电流，铁芯插入拔出有感应电流

结论：闭合电路中，线圈(螺线管) 中磁场强弱发生变化时回路中有感应电流产生

师：通过刚才的讨论，我们发现闭合回路中磁场的强弱发生变化，回路中可以产生感应电流，那么是不是所有的感应电流的产生都需要磁场的强弱发生变化呢? 匀强磁场可不可以产生感应电流呢?

方案三演示实验(灵敏电流表投影)

师：老师这有两块电磁铁，通电后中间可产生一个匀强磁场；另外，这还有一个闭合线圈，通过导线与灵敏电流计连在一起

演示：当老师将线圈在匀强磁场内部上下、左右、前后移动时，

请注意观察灵敏电流计有何反应?

生：没反应，说明没有感应电流产生。演示：当老师将线圈拔出、插进匀强磁场区域呢? 请分析原因?

生：有感应电流产生，改变的是线圈在磁场中的面积，，

演示：将线圈在匀强磁场中转动。生：改变的是线圈在磁场中的有效面积。(即与磁场垂直的磁场中的面积)

总结：匀强磁场中，闭合线圈的有效面积发生变化也有感应电流的产生。

师：根据方案一、方案二、方案三的结论，请大家讨论一下，它们有什么共同的特点呢? 学生讨论，交流。

师：看来，磁场强弱(B)的变化和有效面积(S、) 的变化都可以产生感应电流。请思考：我们学过的哪个物理量既与B 有关，又与S 垂直有关呢?

生：磁通量。

师：请大家回顾一下磁通量，你对它有哪些认识呢? 大家能不能用磁通量的概念来表述一下产生感应电流的条件呢?

生：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生。 师：产生感应电流的方式很多，但最终都“殊途同归”到“磁通量的变化”这一本质条件。这也正体现了我们物理学的统一美、简洁美。

设计思想：教师不断的抛出问题，引导学生通过逐次深入的试错与批判，不断逼近目标，充分体现教师为主导，学生为主体的新课程理念，从而培养学生分析、解决问题能力。

师：那我们能不能从磁通量的角度将刚才所做的实验重新进行解释呢?

生：解释实验一、实图4验二、实验三、初中经典实验。

师：法拉第发现了电磁感应现象对人类最大的贡献是什么?) 发电机的诞生。老师这就 有一个手摇式发电机? 请一位同学上台演示并介绍其结构及工作原理。

师：通过今天的学习，你能解释老师刚才不断开关门时所看到的现象了吗?(拆开自制小门上的纸，露出导线框)

生：开关门时，导线框中的磁通量发生了变化，从而产生

感应电流(可能有的学生会说，这里

没磁场呀? 地磁场、)

师：日常生活中我们还知道有哪些电磁感应现象吗?

生：超市、图书馆出口处的感应门(多媒体展示) 、手压式环保

小电筒(拆开，实物投影) ，，

设计思想：学以致用，呼应引人。让学生感觉物理是与

生产、生活紧密联系的，感到学习物理“有用”，从而增强学习物理的兴趣

课后学生探究：利用导线制成的绳子能发电吗? 如何站位发电较明显

?

〔设计思想：将课堂延伸，激发学生对物理学不断探索的欲望和激情，并为后续学习做好铺垫〕

板书设计

探究感应电流的产生条件

一、实验探究

1、初中实验：闭合电路中，部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。

2、方案一：闭合回路中，线圈(螺线管) 中磁场强弱发生变化时回路中有感应电流产生

3、方案二：闭合电路中，线圈(螺线管) 中磁场强弱发生变化时回路中有感应电流产生

4、方案三：匀强磁场中，闭合线圈的有效面积发生变化也有感应电流的产生

二、结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生。

7. 课堂反馈

1．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是( )

A ．只要有磁感线穿过电路，电路中就有感应电流

B ．只要闭合电路在做切割磁感线运动，电路中就有感应电流

C ．只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流

D ．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流

2．有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．图中能产

生感应电流的是( )

3．如图，A 、B 两回路中各有一开关S 1、S 2，且回路A 中接有电源，

回路B 中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能实现的是( )

A ．先闭合S 2，后闭合S 1的瞬间，电流计指针偏转

B ．S 1、S 2闭合后，在断开S 2的瞬间，电流计指针偏转

C ．先闭合S 1，后闭合S 2的瞬间，电流计指针偏转

D ．S 1、S 2闭合后，在断开S 1的瞬间，电流计指针偏转

4．在图中，线圈平面与匀强磁场垂直，若其回路面积从10 m2变为20 m2，

同时把磁感应强度从1 T变为2 T，则回路中的磁通量的变化量是多少？

参考答案

1. 解析：选D. 产生感应电流的条件：一是电路闭合，二是穿过电路的磁通

量发生变化，二者必须同时满足，A 、C 项错误，D 项正确．闭合电路切割磁感线时，穿过其中的磁通量不一定变化，也不一定产生感应电流，B 错误．

2. 解析：选D.A 中线圈不切割磁感线，所以A 中线圈没有感应电流产生．即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B 和C 中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B 、C 中的线圈也没有感应电流产生．

3. 解析：选AD. 先闭合S 2形成闭合电路，然后将S 1断开或闭合的瞬间，由于电磁感应在B 中产生感应电流，而使电流计指针偏转．A 、D 正确．

4. 解析：回路中的磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(20×2－10×1) Wb＝30 Wb.答案：30 Wb

8．课后测评

1．(2011年西安高二检测) 在以下科学家中发现电磁感应现象的是( )

A ．伽利略 B ．奥斯特

C ．赫兹 D ．法拉第

2．对电流磁效应的对称性思考或逆向思维，人们提出的问题是( )

A ．摩擦产生热 B ．电流产生磁

C ．静电感应出电 D ．磁体产生电流

3．如图所示，在探究电磁感应现象的实验中，下列在闭合线圈中能产

生感应电流的是(

)

A ．向线圈中快速插入条形磁铁

B ．向线圈中匀速插入条形磁铁

C ．把条形磁铁从线圈中快速拔出

D ．把条形磁铁静止地放在线圈中

4．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中闭合线圈内产生感应电流的是( )

A ．导线中电流I 变大

B ．线框在纸面内向右平移

C ．线框在纸面内向下平移

D ．线框以ab 边为轴转动

参考答案

1．解析：选D. 伽利略提出了斜面的理想实验，奥斯特发现了电流的磁效

应，赫兹用实验证实了电磁波的存在，法拉第发现了电磁感应现象，故A 、B 、C 错，D 正确．

2. 解析：选D. 电流的磁效应证实了电与磁是有联系的，既然电能产生磁，那么磁就应该能够产生电，这就是对称思维或逆向思维．

解析：选ABC. 磁铁插入或拔出线圈时，无论动作是快速、匀速还是慢速，只要磁铁和线圈有相对运动，穿过闭合线圈的磁通量就发生了变化，线圈中就能产生感应电流．而把条形磁铁静止地放在线圈中，穿过线圈的磁通量不变，即使线圈闭合也不会在其中产生感应电流． 解析：选ABD. 导线中电流变大时，其周围的磁场增强，使穿过线圈的磁通量增大．线框在纸面内向右平移，远离导线的磁场越来越弱，使穿过线圈的磁通量减少．根据通电直导线周围的磁场分布可知，沿平行于导线方向的磁场强弱相同，所以在纸面内向下平移线框时，线框所经过的区域磁场不变，穿过其中的磁通量不变，不会产生感应电流．线框以ab 边为轴转动时，cd 边切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生了变化(先是减弱，然后增加，这种变化交替发生) ，线框中也会产生感应电流．