高中物理教案 第十一章 A 电磁感应现象
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课程名称：《电磁感应现象》
教学目标：
知识与技能：（1）知道电磁感应现象及其产生的条件；
（2）理解产生感应电流的条件；
（3）学会用感应电流产生的条件解释简单的实际问题。
过程与方法：通过有关电磁感应的探究实验，感受猜想、假设、实验、比较、归纳等科学方法在
得出感应电流产生的条件中的重要作用。
情感、态度与价值观：（1）通过观察和动手操作实验，体验乐于科学探究的情感；
（2）通过介绍法拉第发现电磁感应现象的过程，领略科学家在探究真理
过程中的献身精神。
课的类型：新授课。
教学方法：讲授法、观察法、讨论法、实验法、发现法。
重点与难点：
1．重点：感应电流的产生条件；
2．难点：感应电流的产生条件。
教具准备：干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。
教学流程图：
教学过程：
一、情景引入：
1．实验部分：
【演示实验】奥斯特实验。
1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现通电直导线能使小磁针发生偏
转，从而揭示了电与磁之间的联系。电流周围存在者磁场，即电生磁。
【提问】那么，磁能生电吗？这就是我们今天这节课所要探讨的内容。
情景
演示实验 1、2
问题
电磁感应现
象感应电流
活动 I
自主活动
学生实验 1
活动 II
学生实验 2
活动 III
历史回眸
课件演示
感 应 电 流 产 生
活动Ⅳ
示例
学生实验 3
大家谈
总 结
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二、有关“电磁感应现象”的历史回眸：
自奥斯特发现电能生磁之后，历史上许多科学家都在研究“磁生电”这个课题。
瑞士物理学家科拉顿曾设计了利用磁铁在闭合线圈中
获取电流的实验。他将一块磁铁放在螺线管中，试图在闭合
线圈中产生电流。“电流表”和线圈分别放在两个房间里。
实验开始后，科拉顿把磁铁插到螺线管中去以后，他在两个
房间之间跑来跑去，但他十分痛心地看到“灵敏电流计”的
小磁针静止在原位，始终没有看到小磁针动一下。实验失败
了！（略讲）
在同一时期，英国物理学家、化学家法拉第也在潜心研究“磁生电”的课题。为了有明显的
实验效果，他设计了类似下左图的实验：在铁环上绕了约 62m 长的铜线做成一个线圈，将它与
100 对极板组成的电池组相连接，在这个线圈外再放一个未接电池的线圈。他试图由第一个通电
线圈产生的强磁场来使另一个线圈中产生电流。那么，实验结果究竟如何呢？
我们可以把法拉第当时所用的实验装置简化成如上右图所示的装置。
【演示实验】把条形磁铁放在线圈中，将灵敏电流计、线圈连成闭合回路，观察灵敏电流计指针
是否偏转。
试试看，用什么方法可以使灵敏电流计的指针发生偏转？并完成下面表格：
现象
磁铁动作 表针摆动方向 磁铁动作 表针摆动方向
N 极插入线圈 偏转 S 极插入线圈 偏转
N 极停在线圈中 不偏转 S 极停在线圈中 不偏转
N 极从线圈抽出 偏转 S 极从线圈抽出 偏转
【实验结论】当磁铁在线圈中运动（插入或拔出）时，闭合电路中会产生电流，这种电流叫做
感应电流。对应的，闭合回路中产生感应电流的现象，叫做电磁感应现象。
【提问】由此可见，法拉第的实验证实了“磁能生电”的猜想。磁生出的电叫做感应电流。由此，
不免有这样的疑惑，为什么有些实验没有证实“磁生电”，而法拉第的实验却能证明呢？换句话
说，要产生感应电流的条件又是什么呢？
三、产生感应电流的条件：
由上实验可知，只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流
产生。
磁铁相对线圈运动实际上就是穿过线圈的磁通量发生变化。首先我们来复习有关“磁通量”
的内容。
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Experiments
• 将磁铁在闭合线圈中插入或拔出时
• 将通电线圈在闭合线圈中插入或拔出
时
• 当通电线圈电路中的电键闭合或断开
时
• 当通电线圈电路中的电键闭合后，用
滑动变阻器改变通电线圈中的电流时
实验现象
1.将磁铁在闭合线圈中插入或拔
出时
4.当通电线圈电路中的电键闭合
后，用滑动变阻器改变通电线
圈中的电流时
3.当通电线圈电路中的电键闭合
或断开时
2.将通电线圈在闭合线圈中插入
或拔出时
实 验 有无感应
电流产生
有
有
有
有
原因
Φ变
Φ变
Φ变
Φ变
1.磁通量：
穿过磁场中某一面积的磁感线的条数，叫做穿过这个面的磁通量。符
号是Ф。磁通量的单位是韦伯，符号是 Wb。
对于匀强磁场来说，磁通量的大小等于磁感应强度 B 与垂直于磁场方
向放置的平面面积 S 的乘积，即： cosBSBS ＝垂直 。θ是平面 S
跟磁感应强度 B 之间的夹角。
影响磁通量的因素：磁感应强度 B、垂直于磁场方向放置的平面面积
S 和 B 与 S 间的夹角θ。
复习完了“磁通量”，我们就能容易理解“磁铁相对线圈运
动”的实质了。由下图可见，当磁铁靠近线圈，通过线圈的磁通
量在逐渐增大；而当磁铁离开线圈时，通过线圈的磁通量在逐渐
减小。
【提问】那么，通过磁通量变化是产生感应电流的唯一条件吗？这个结论是不是普遍适用的呢？
接下去，我们将多采用几种实验方案，从而探索产生感应电流的条件。
2．实验探究：
【备注 1】实验 1 反映的是“穿过电路的磁通量发生变化”是发生“感应电流”的条件之一；
【备注 2】实验 2 用通电线圈代替磁铁，说明“通电线圈”类似“磁铁，进一步证明第一个条件；
【备注 3】实验 3 反映的是即使“穿过电路的磁通量发生变化”，依然不一定产生“感应电流”。
换言之，“电路必须闭合”也是产生“感应电流”的条件之一。
【备注 4】根据实验 2 的基础，再提“通电线圈”类似“磁铁，说明滑动变阻器的变化意味着电
路中电流的变化，电流变对应的磁场也变。先做闭合电路，滑动变阻器不变，不会产生“感应电
流”；然后再做闭合电路+变化滑动变阻器的位置，产生“感应电流”。由此，进一步验证产生感
应电流的条件：（1）穿过电路的磁通量必须发生变化；（2）电路必须闭合。
3．产生感应电流的条件：
以上这些产生感应电流的情况虽然不同，但却有一个共同之处，那就是穿过闭合电路的磁通
量都发生了变化。我们把这种由于穿过闭合电路的磁通量变化而产生感应电流的现象叫做电磁感
应现象。
产生感应电流的条件：（1）穿过电路的磁通量必须发生变化；（2）电路必须闭合。
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【注意】两个条件缺一不可！
【例 1】如图所示，闭合线框 abcd 在匀强磁场中平行移动时，线框中
有没有感应电流？为什么？
【解答】答案：没有感应电流，因为闭合线框中的磁通量没有变化。
四、哪些情况可以引起磁通量的变化：
现在我们知道了产生感应电流的条件：（1）穿过电路的磁通量必须发生变化；（2）电路必
须闭合。
有些同学可能会对第一个条件，即“穿过电路的磁通量必须发生变化”不是很明白。其实，
根据 cosBSBS ＝垂直 可知，影响磁通量的因素：磁感应强度 B、垂直于磁场方向放置的平
面面积 S 和 B 与 S 间的夹角θ。
接下来我们就来看一些引起磁通量变化的常见情况。
1．线圈问题：
【结论】闭合电路的面积 S 不变，磁感应强度 B 发生变化，故磁通量发生变化。如果电路闭合，
就会产生感应电流。
2．导线切割磁感线问题：
由上左图可见，磁铁产生的匀强磁场的磁感线是由上到下的（如右图所示）。当闭合电路的
一部分导线 AB 在匀强磁场中向右运动时，就相当于这根导线 AB 在切割磁感线了。当 AB 向右
切割磁感线运动的过程中，闭合电路的面积 S 在减小，而磁感应强度 B 不变，所以穿过闭合电
路的磁通量也变小了，故产生感应电流。
五、课堂总结：
英国科学家法拉第的实验证实了“磁生电”！
实验证明：当磁铁在线圈中运动（插入或拔出）时，闭合电路中会产生电流，这种电流叫做
感应电流。闭合回路中产生感应电流的现象，叫做电磁感应现象。
产生感应电流的条件：（1）穿过电路的磁通量必须发生变化；（2）电路必须闭合。（两个条
件缺一不可！）
穿过闭合电路的磁通量发生变化，即Φ变的原因：可能是 S 变、B 变、B 与 S 间的夹角θ变；
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闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线，或穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感
应电流的现象。
六、课堂例题：
【例 1】一个闭合铜环从高处落下，穿过一条形磁铁，在接近和离开磁铁的过程
中，穿过铜环的磁通量如何变化？
【答案】铜环接近磁铁时，穿过铜环中的磁通量增大，铜环离开磁铁时，穿过铜
环的磁通量减小。
【例 2】在以下四种情况中，会产生感应电流的是哪些？
1． 线框甲处于磁铁产生的匀强磁场中，若线框面积不变，则在下落过程中，是否产生感应电流？
2． 线框乙处于磁铁产生的匀强磁场中，若线框面积不变，则在平移过程中，是否产生感应电流？
3． 线框甲处于磁铁产生的匀强磁场中，若线框面积不变，则在转动过程中，是否产生感应电流？
4． 一个不闭合的铝环，用一根绝缘线系住固定在 O 点。在铝环静止的情况下，把磁铁的 N 极
插入铝环。这时穿过铝环的磁通量有没有变化？铝环中有没有感应电流？
【解答】甲中没有感应电流；乙中没有感应电流；丙中产生感应电流；
丁中穿过铝环的磁通量增大，但铝环不闭合，所以没有感应电流。
【例 3】观看视频“摇绳发电”，请根据所学知识解释发生这一现象的原因。
【答案】把一根长 10 米左右的电线与一导线的两端连接起来，形成一闭合回路。又因为此导线
身处地磁场中，故满足产生感应电流的条件，电流表的指针发生了偏转。
七、作业布置：物理练习卷一张。
八、板书设计：无。
丁
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