03人教版高中物理必修三第十三章《电磁感应现象及应用》研讨活动教学视频(2023年高中物理“双新”实施示范课

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　　起立老师好，同学们好，请坐。今天我们一起来学习第 13 章的第3节电磁感现象及应用。

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　　奥斯特发现了电流的磁效应震动了整个科学界，它证实了电线项和磁线项之间是有联系的，激发了科学家们的探索热情啊。人们根据电流的磁效应的对称角度来思考，既然电可以生磁，那么磁能不能生电呢?问题请大家观察这样一个现象，这是两个驴头，这是两个小球。找两位同学帮老师来做一下这个实验。韩晓阳、王飞鸿，请你面向大家将鱼头拿到同一高度高一点，然后你们俩各自拿一个小球，先试一试小球能不能吸引驴筒呢?试试小球能不能吸引灵魂，碰一下。好，再试一下两个小球能不能相互吸引。

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　　然后你们两个把小球拿到距捅高一厘米左右的位置捅，让它自由下落。来观察一下什么现象，再一次观察一下老师辅助大家你这样站好。对，来，我来放你把雨筒拿高点，对大家方便观看。好，大家观察一下。

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　　好，请回，谢谢。从刚才的这个现象中大家看到了什么呢?一快一慢，很好带大家思考一下，这两个小球中有一个是铁球，有一个是磁球，那么大家猜想一下哪个是磁球呢?慢慢的是慢的，这个是磁球，那么究竟这个驴筒中发生了什么?使这个磁球它的运动没有铁球快呢。为了让大家更清晰地看到驴桶里发生的情况，我们来做这样一个实验。李成业。

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　　你来摇晃一下这个装置，先给大家介绍一下。这是一个密闭的塑料桶，外侧缠有 n 杂铜丝与发光二极管组成闭合回路。我们让强磁铁放在其中，然后你来摇晃一下，快一点，大家观察是到了什么现象?二极管发光了。好，尽管谢谢。二极管发光了说明有电流通过它，电流是从哪里来的呢?带着这个问题我们接着好，关于这个电流它是怎么来的?那么进行了一个很长的一个探索过程，刚才的实验中大家可以观察到这个电流是因为有了磁体，以因为有了磁体的运动。当磁体通过这个线圈的时候，我们发现发光二极管一样的有电流产生，那么词能不能生变呢?这个问题在我们的在当时奥斯特发现疾病流磁效应之后进行了一个很长时间的探索。

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　　那么关于电荷磁，其实人们很早就认识了这个磁化现象，知道把磁，把小磁针，知道把这个在磁体的附近它的铁钉可以被磁化，那么关于这个磁生电，也就是当时奥斯特发现了电流的磁效应之后，法拉蒂就敏锐的觉察到磁和电之间一定是存在某种的联系的，他坚信一定可以词，一定可以生变，那么他怀着这种一种坚定的信念进行了长达 10 年的探索。

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　　终于在 18331 年的某一天，他在做这样一个实验的时候，他把两个线圈绕在铁环上，那么 a 线圈与电源组成立刻回路。 b 线圈与灵敏电流器组成的一个回落，当它在断开开关和闭合开关瞬间，他发现了 b 线圈。这个灵敏电流机上有感应电流，有指针偏转，那么这个发现标志着法拉第，他发现了瓷是可以生电的。于是法拉利将这种。由雌生病的现象。

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　　把它命名为电磁感应。

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　　电磁感应中产生的电流把它命名为感应电流。

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　　法拉利发现了电磁感应现象，使人们加深了对电核磁的认识，并且促进了电磁学这一门新兴的科学的诞生。当初奥斯特发现电流磁效应的时候，法拉利就说他突然打开了新世界的大门，使其充满光明。其实公正的来说应该和奥斯特共享这趟荣誉。法拉第历经 10 年探索出词的确可以生变，那么词要怎么样才能生变呢?产生感应电流又需要什么样的条件呢?但是这个问题我们来进行今天的第二个问题的学习，产生感应电流的条件。我们知道闭合电路中的一部分导体在磁场中切割磁感线的时候，导体中就会产生感电流，这个我们初中是学过的。那么为了更好的来分析这个问题，我们把它，我们把刚才那样的装置，把它画成这样的一个图，那么在这个图中当导体棒a、 b 在左右切割磁感线的时候，我们发现灵敏电流器的指针是有偏软的。根据初中的学习，我们知道当导体棒a、 b 在平行磁场切割的时候，这个时候是没有感应变革的产生，或者当a、 b 报静止时，我们发现灵敏电流器的指针也是没有偏转的，说明也没有感应电流产生。

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　　那么大家思考一下，当 AB 棒在左右移动的时候，磁场有没有发生变化呢?王乾，来，你说一下。嗯，我觉得没有变化。那你思考一下在这个过程中是什么发生了变化?a、 b 棒左右移动，如果说把这个点写成 c 点，把这个点写成 d 点，可以观察到坚挺坐，再思考一下刘超博，来说一下，说说你的想法。嗯，我感觉，嗯，面积减小了，然后他的松量可能也减小了。

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　　很好，他观察到了磁面积，也就是与金属棒a、 b 组成的闭合回路在磁场中的面积发生了变化，这个时候发现它的雌通量也发生了变化，这个时候它有感应电流的产生。那么感应电流的产生是否与面积有关，或是否与磁通量有关呢?我们从刚才的这个图上可以看出来，导体棒垂直切割磁弹性运动，导体相，导体棒相对于磁场有发生运动时，这个时候 b 和回流中有感应电流，那如果我们让磁场发生运动，我们让磁场相对于线圈发生运动，这个时候又有什么样的情况呢?我们来进行这样一个探索过程，请大家观察老师的演示实验。这是一个灵敏电流计。

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　　与零敏电流系组成闭合回路的是一个线圈儿。请大家观察老师再将条形磁铁插入、拔出以及静止不动时灵敏电流器上的指针偏转情况，静止不动。

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　　通过老师刚才的演示，大家观察到什么现象?陈总结来说一下。

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　　就是在他那个磁铁和参谋和那个拔出的时候，他会产生那个电流机会发生偏转。

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　　我们按照这个表格来填一下，说得很好，插入线圈的时候会有电流，有感电流。

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　　静止不动的时候是没有电流的。

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　　静止不动时没有感应电流，抽出时也有电流，抽出时也有感应电流。请坐在刚才的现象中，我们发现，当条形磁铁在拔出和插入的瞬间，灵敏电流机由指针偏转，说明产生了感应电流。那么在这个过程中是什么发生了改变呢?我们刚才探索的是面积，这里大家思考一下，在这里面积变了没有呢?我们的研究对象是谁呢?我们的研究对象是与线圈和灵敏电流器构成的这个闭合回路。当条形磁铁插入时，对于线圈来说，它的面积有没有发生变化?没有。那是什么发生了变化呢?请大家思考一下。还笑一样来，接着说，很好，他发现是磁场强弱发生了变化，请坐。

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　　那我们看一下，从刚才的实验中，我们观察到线圈中的磁场，怎么使线圈中有感应电流插入，拔出线圈中的磁场发生了什么与变化?这个时候线圈中有感应电流，那当条形磁铁静止不动时，这个时候虽然有面积有磁场，但是磁场没有发生变化，这个时候线圈中也没有改充电流。

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　　从这个实验中我们发现电流的产生与什么有关系呢?磁场强弱，那我们学过的哪个物理量既和磁感应强度有关系，又和闭合导体在磁场中的面积有关系呢?考一下。李长业来说，死通量很好信托，那么根据刚才的探究，我们发现感应电流的产生是与磁通量有关系的。那大家能不能设计一个实验来验证一下产生感应电流的条件是与磁通量有关系的呢。在我们的课本儿 115 页有这样一个实验，在你们的梭子上有这样的实验装置，请大家自己按照这个我们教材上的要求来进行实验。在实验之前我们来看一下，在这里面有两个线圈，其中 a 线圈与滑动变阻器、电源和开关组成立刻回路， b 线圈与灵敏电流剂组成闭合辉路。在这里我们的研究对象是哪个? b 线圈与 0 米电流器组成的一个规模。请大家观察开关闭合瞬间、开关断开瞬间以及开关闭合时滑动变阻器的滑片位置不变时 0 米电流机的齿轮偏冷情况，以及保持开关闭合滑动电阻器迅速移动的时候灵敏电流机的偏转情况，请大家自己按照我们书上这个表格进行相应的实验，记录下你的实验结果。

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　　好，我看大家都完成了这个实验，那么为了更好地展现这个实验呢?我们，我这里也有一个实验设备，我们根据小组的完成情况，每一组来说其中的一种情况。来你们这一组来说一下在这个表格中开关闭合的瞬间，你发现了什么现象?发现灵敏电流机指针是有偏准的，产生了感应电流。

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　　来，你给大家操作一下这个实验机会，在他刚才的演示中，大家可以看到在开关闭合的瞬间，它是有感应电流的产生的。好，我们找这一组来，你给大家汇报一下，当开关断开瞬间有什么样的现象?嗯，观察到电流表有偏转，声音有感，电流好，断开瞬间也有邻里电流剂，也有偏转，也有感应电流的产生。哎，你给大家演示一下，开关断开瞬间也是有感应电流的。那么第三个，当开关保持闭合滑动，变阻器滑片不变，有什么样的现象呢?应该是没有电流的产生，观察到没有感应电流的产生，请坐。每次实验完毕我们都要把开关断开，最后一个将开关保持闭合，迅速的来移动滑动变阻器的滑片。你先说一下你做的情况。

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　　这个非常明显，启动。他观察到也有这个时候也有感应电流的产生。那么在这四个四种情况中，我们观察到当开关闭合、开关断开或者迅速的移动滑动变阻器滑片的位置，我们可以改变线圈 a 中的电流。那我们前面学过的电是可以生磁的，我们改变电流的目的是什么呢?回到我们前面这个图，小限圈用 a 来表示，当我们断开开关瞬间闭合开关瞬间或者滑动变阻器的位置，卡片位置，这个时候可以改变的是与它组成的闭合回路中的电流，当电流迅速发生变化时，那么 a 线圈中的磁场也会发生迅速变化， a 线圈套在 b 线圈中，因此 b 线圈中的磁场也会发生迅速变化。在这个过程中，对于 b 线特来说，它的面积有没有变化?没有那么什么发生了变化，大家思考一下。

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　　张文轩，嗯， a 线圈， a 线圈产生的磁场， a 线圈产生了磁场，准确的来说应该是 a 线圈在 b 线圈中产生的磁场发生了变化。请坐，这个时候也有感应电流的感受。综合我们刚才所有的实验来看一下，我们刚才经历了第一个实验。闭合导体回路放在匀强磁场中，磁感应强度 b 不变，而面积发生变化时有感应电流。将条形磁铁插入螺腺管儿，插入和拔出的瞬间，闭合回路中有感应电流，我们将条形磁铁用通电螺腺管来代替。此时我们的研究对象线圈与邻米电流器组成的闭合回路中也有感应电流的产生。综合这三个实验的结果，我们来总结一下产生感应电流它的条件是什么呢?大家可以根据刚才自己的实验来梳理一下，总结一下。

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　　奇瑞来，你尝试着说一下，我觉得应该是它的雌通量发生了变化，雌通量只要发生变化就可以，在闭合回路中雌通变化很好。又想到了在闭合回路中雌通量发生了变化就产生了电流感应，电流很好启动。通过我们刚才的实验，我们总结出来，只要通过闭合导体回落，磁洪量发生变化，则闭合导体回路中就会产生感应电动。

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　　根据这个条件，大家判断如果在匀强磁场中 b 不变的时候，我们就可以根据闭合导体中，闭合导体回路在磁场中的面积变化来推导磁通量的变化，进而判断感应电流的有无。那如果是在飞鱼强磁场中，这个时候大家就要根据前后磁通量是否发生变化来进行判断。和大家思考一下我们的生活中有哪些关于电磁感应的现象，思考一下刘超博在生活中可能有变压器，然后电磁炉还有发电机、被压器，电磁炉还有发电机。好，我们来看一下我们的生活中有哪些电磁感与现象。屏幕中展示的是人类第一台发电机，这台发电机是出现在 1831 年的一个科学报告会上，法帝当时当众表演了一个实验，一个铜盘的轴与这个词和一个同盘的轴和铜盘的边缘分别连在灵敏电流机的两端，当它摇动这个手把的时候，铜盘切割磁感线，灵敏电流剂上发现了自针偏转，说明产生了电流，但是在当时这个电流非常小，它不足以让一个小灯泡发光。

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　　于是在当时的科学报告会上，一位贵妇人就讥讽他说，先生，您发明这个东西，它有什么用啊?法拉利一脸平静地说，夫人，刚生的、刚出生的新生婴儿，它能有什么用呢?后来根据电磁感应现象，我们制造了一系列的发电机，也就是说从最早的第一台发电机这个婴儿，如今它已经长成了一位巨人。

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　　那大家看一下，这个是我们的三峡电站的发电机的转词，我们知道三峡电站是世界上最大的水力发电工程。 2020 年6月 21 日的时候， 34 度 34 台机组全部并网发电，每日的发电量可以达到 4 亿千瓦时，足够点亮半个中国。当时那个新生的婴儿，如今已经成长为了国之重器。还有我们生活中的应用。刚才同学们提到的电磁炉变压器，由无线充电。各种金属探测仪。老师手里有一个无线充电装置，充电宝，无线充电器，还有一个绕着的线圈儿，与发光二极管儿组成闭合回路。当我打开关把线圈靠近它，大家观察到发光二极管亮了，那么利用今天所学的知识，哪位同学能够解释一下这个现象呢?陈董杰，来，你尝试着说一下。

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　　说得很好，去做，就是我们的研究对象是这个线圈，当我把它放在这样的一个变化的一个磁场中的时候，那么穿过这个线圈的磁通样发生变化，进而可以使这个回路中产生感应电流，于是它就亮了，解释得非常到位啊。那么老师还有一个装置，先认识一下这个装置，首先这是一个自制的一个情，一个店。那么两根琴弦的两端分别连在一个，是用黄色的导线连接，一个是用红色导线连接。那么再把它接入到扬声器中，我们来看一下会发生什么现象。周晓然，来帮老师弹奏一曲，过两下就行。好，我们先看一下，老师把磁铁拿走，你来播一下，新鲜。好，我们把字节放入，再次用刚才的那个，我们发现这个声音明显的变大了，体会，拿下去，大家都来播一下，试一下声音是从哪传播出来的?

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　　好，把磁铁拿走。

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　　噢，这边也来拨一下极限，试试声音是从哪里出来的?

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　　好，在这个装置中我们明显感觉到声音被放大了。那么声音是怎么样被放大的呢?有谁能用今天我们所学的内容来解释一下这个现象来说表达?你来试着说一下。

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　　就是说在弹奏这个琴弦的过程中，这个强磁体它产生的这个雌通量可能发生了变化，然后导致这个在导线与这个扩音器的这个闭合回路中的自动量发生变化，就产生了一个感应电流，然后电流在昆音器中就是以声音的形式释放出来，然后声音就会。

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　　变大。说的不错，掌声不错，我再强调一下他刚才说的这个笔和回路，在这里应该是指秦弦与这两根导线所组成的闭合回路。当你波动琴弦以某一频率来波动琴弦时，那么这个闭合回路处在磁场中雌通量的变化会引起感应电流的产生。感应电流再将声音信号通过扬声器将这个信号怎么样放大播放出来你就可以听到了。这个就是电极，它的工作原理，它也用到了我们的电磁感应现象。

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　　那么在我们的课刚才开始的时候，我们将磁球和铁球分别穿过这两个铝桶的时候，我们说这里面发生了什么样的神秘?是这样小磁球下落的，没有相同情况的小铁球下落的快，是因为小磁球在迅速通过铝桶的时候，在灵魂中产生了感应电流，也就是当小磁球线路的时候，在任一个位置处，那么它的雌痛量发生了迅速变化，于是在铝桶的内部产生了感应电流。感应电流会对磁小磁球有力的作用，那这个力会导致小磁球它的运动没有相同情况的铁球运动的快。

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　　这节我们主要讲了哪些内容?我们来进行一个总结，首先这节课我们讲了第一个阿里历经 10 年发现了雌可以生电。第二个我们怎么样能够产生感应电流?那首先就要求闭合回路，要求磁通量要发生变化。第三个问题我们讲了电磁感应现象的应用，我们书上介绍了法拉第的圆盘发电机、三峡发电站的转子，还有我们刚才所演示的实验，都是关于电磁感应现象的一些应用。那接下来的时间大家可以完成我们教材 117- 118 页的练习和应用的前三个企业，来判断一下是否能够产生感应电流。好，这节课我们就上到这里。