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第3章划时代的发现3．1法拉第的探索第3章划时代的发现1．了解电磁感应现象发现的历史过程．体会对称思想和科学猜想在物理学发展中的重要作用．2．通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件．3．了解法拉第及其对电磁学的贡献，认识发现磁生电对推动电磁学理论和电磁技术发展的重要作用．一、思维定势遭挫折1820年，丹麦物理学家_______发现了电流的磁效应，它揭示了电现象和磁现象之间存在某种联系．许多科学家都寄希望于依靠____________或_______使放在旁边的闭合线圈感应出电流，但都失败了．奥斯特强磁性磁铁强电流二、偶然成功却迷茫1831年8月29日，_______发现了电磁感应现象．如图所示，在软铁环的一边绕有三个线圈(便于改变匝数)，另一边绕有两个线圈，线圈A跟_____相连．线圈B的两端用一根长导线连接起来，当线圈A通电或切断电源时，可以看到长导线下方的小磁针发生了_____，说明线圈B中产生了电流．法拉第电源偏转三、顽强追求得真谛与线圈A相连的电源_____和_____时，会引起铁环中__的变化，正是这个变化，才在线圈B中感应出电流来．接通断开磁一、对法拉第实验的分析在实验中，无论磁场有多强，电流有多大，线圈B中都不会产生感应电流，只有当线圈A通电或断开时，或A线圈中电流发生变化时，线圈B中才会产生感应电流．可以通过如下实验进行验证．如图所示，在磁铁不动，闭合回路中的一部分导线在磁场中做切割磁感线运动时能产生电流．同样，如果导线不动，磁场发生改变时，也可能产生电流．二、感应电流产生条件的分析1．产生感应电流的常见方法(1)闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动如图甲所示，导体AB做切割磁感线运动时，回路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，回路中无电流产生．(2)磁铁在线圈中运动如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，回路中无电流产生．(3)改变螺线管AB中的电流如图丙所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．丙2．产生感应电流的条件感应电流产生的条件是：无论是闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，还是穿过闭合回路的磁通量发生变化，都会引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，在回路中就会有感应电流产生．其条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化，主要体现在“变化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件，如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多大，都不会产生感应电流．产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，而不是有磁通量，故整个线框完全在磁场中运动时，不产生感应电流．题型1产生感应电流的条件如图所示，在有界匀强磁场中有一矩形线圈abcd垂直磁场放置，现使线圈做如下几种运动：(a)向上加速平移，(未出磁场)，(b)匀速向右平移，(c)绕ab边转90°，其中线圈中能产生感应电流的是________．[思路点拨]在判断是否有感应电流时，除了确定是闭合电路外，要着重判断闭合电路在磁场中的面积是否变化，以及和磁感线的夹角是否发生变化，以确定磁通量是否变化，从而确定是否有感应电流产生．[解析]要判断线圈中是否有感应电流产生，则需判断穿过线圈的磁通量是否发生变化．在(a)中，穿过线圈平面的磁感线始终与线圈平面垂直且线圈在磁场中的面积未发生变化，所以穿过线圈的磁通量没有变化，线圈中没有感应电流产生．在(b)中，线圈平移出磁场的过程中，在磁场中的面积逐渐减小，穿过线圈的磁通量在减少，所以线圈中有感应电流产生．在(c)中，线圈从图示位置绕ab边转动90°的过程中，线圈面积不变，但磁感线与线圈平面的夹角越来越小，穿过线圈的磁感线条数在减少，故磁通量越来越小，线圈中有感应电流产生．[答案](b)(c)题型2产生感应电流的实验探究如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，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正确的是()A．先闭合S2后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转[思路点拨]对于这类问题，首先要判断该电流的磁场方向，从而确定是否有磁感线穿过线圈平面，然后再根据电流的变化情况判断磁通量是否变化，若产生磁场的电流虽然发生了变化，但穿过线圈平面的磁通量始终为零，那么闭合回路中也不会产生感应电流．[解析]回路A中有电源，当S1闭合后，回路中有电流，在回路的周围产生磁场，回路B中有磁通量，在S1闭合或断开的瞬间，回路A中的电流从无到有或从有到无，电流周围的磁场发生变化，从而使穿过回路B的磁通量发生变化，产生感应电动势，此时若S2是闭合的，则回路B中有感应电流，电流表指针偏转．所以A、D正确．[答案]AD