师：本节课我们学习的内容是电磁感应现象及应用。之前我们了解到奥斯特实验发现了电流的磁效应，证实了电和磁的联系。人们从对称性角度思考，既然电流周围能产生磁场，那磁体能否使导线产生电流呢？为此，一众科学家展开探索，法拉第就是其中最为持之以恒的一位。

　　科学探索历程漫长，考验着人们对科学的热情和态度。著名物理学家安培也曾研究磁生电，他像奥斯特将磁针放在通电导线下方一样，把磁体放在闭合回路旁边，可回路中并未出现期待的电流。多次尝试失败后，安培匆匆得出磁无法生电的结论。而法拉第没有放弃，他做了更多尝试，比如将一根通电导线放在另一根旁，或将未通电的导线放在通电线圈内部，又或是将通电导线放在未通电的线圈内部等等。十年间，他否定了一个又一个失败方案，却一次次在失败基础上反思、总结并建立新的实验方案。

　　最终，1831 年，经过长达 10 年的探索，法拉第发现将两个线圈绕在同一个铁环上，a 线圈连接电源，b 线圈连接电流计。给 a 线圈通电或断电瞬间，b 线圈出现了电流，磁生电研究取得突破性进展。从法拉第日记中可知，电磁感应的发现他早有预料，意外的是，电磁感应是短暂效应，而奥斯特发现的电流磁效应是稳定效应。在他的认知里，电磁感应似乎也该是稳定效应，所以发现电磁感应短暂效应后，他在日记中着重记录了这点。

　　法拉第在圆环实验基础上，提出两个有见地的问题：第一，圆铁环能不能不要？没有它是否仍有感应效应？第二，不用 a 线圈而用磁铁相对于 b 线圈运动，b 线圈是否仍有感应效应产生？法拉第带着问题再次投入实验，不断取得更大成就。

　　下面介绍法拉第另一个成功实现电磁感应的实验。实验器材是一个线圈，线圈上蓝色塑料线表示缠绕方式，线圈两端用导线和灵敏电流计接线柱相接，构成闭合回路。当把一根条形磁铁由远及近靠近线圈插入时，电流表指针向右偏转，说明条形磁体插入线圈过程中，线路出现感应电流。当把条形磁体从线圈中拔出，电流表指针向左偏转，说明条形磁体拔出线圈过程中，线路出现方向相反的感应电流。若把条形磁体静止放在线圈中，电流表指针不偏转，说明电路中没有电流。

　　法拉第将发现的磁生电现象分为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。这 5 种情况反复提到变化、运动，可见磁生电现象的本质是运动和变化。反观安培、菲涅耳、阿拉果等科学家，在磁生电实验研究中毫无进展，皆因抱着稳态条件不放。

　　法拉第发现的电磁感应完善了人们对电和磁内在联系的认识，宣告电磁学成为一门统一学科，为电磁学发展做出重大贡献，推动了电气化时代的到来。接下来我们追随法拉第的脚步探究感应电流产生的条件。

　　第一个实验，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，这是初中做过的实验，我们用动画模拟。导体棒竖直运动、导体棒水平运动，用表格记录实验现象：若导体棒在水平方向运动，电流表指针偏转，表示回路中有感应电流；若导体棒静止，电流表指针不偏转，表示回路中没有电流；若导体棒在竖直方向运动，电流表指针同样不偏转，表示电路中没有电流。由此得出结论：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，电路中有感应电流；不切割磁感线时，电路中没有感应电流。

　　探究产生感应电流条件的第二个实验，就是刚才视频中法拉第 1831 年 10 月 17 日成功观察到电磁感应现象的实验。通过模拟动画回顾：N 极插入、N 极抽出，将磁铁调转，S 极插入、S 极抽出，用表格记录实验现象：当 N 极插入线圈，指针向右偏转；当 N 极停在线圈中，指针不偏转；当 N 极从线圈中抽出，指针向左偏转；当 S 极插入线圈中，指针向左偏转；当 S 极停在线圈中，指针不偏转；当 S 极从线圈中抽出，指针向右偏转。通过这个实验得出，只有磁铁相对螺线管运动时，闭合电路中才有感应电流产生；磁铁相对螺线管静止时，没有感应电流。

　　在实验二基础上优化实验，由于通电螺线管磁场与条形磁铁相似，用通电螺线管代替条形磁铁。实验器材有学生电源、两个大小不同的螺线管 a 和 b、滑动变阻器、灵敏电流表、导线和开关。螺线管 b 与电流表相连构成闭合回路，螺线管上蓝色塑料线表示导线缠绕方式；螺线管 a 是带铁心的螺线管，a 上绿色塑料线表示螺线管 a 上导线缠绕方式。带铁芯的螺线管 a 与滑动变阻器串连接到学生电源直流档，构成闭合电路。将小螺线管 a 插入大螺线管 b 中，打开电源，观察闭合开关时电流表指针运动情况：当闭合电键瞬间，电流表指针发生偏转；再次断开电键，电流表指针再次发生偏转。重复实验，实验现象表明，在闭合或断开电键瞬间，外面的大螺线管中产生了感应电流。保持电键闭合状态，观察电流表指针，发现指针指在零刻度不动，说明电路中没有感应电流。保持电键闭合，移动滑动变阻器滑片，看到滑片滑动时，电流表指针发生偏转，说明大螺线管中产生了感应电流。再次用表格记录实验现象：当开关闭合瞬间，电流表指针偏转，说明线圈 b 中有电流；当开关断开瞬间，电流表指针同样偏转，说明线圈 b 中也有电流；开关保持闭合，变阻器滑片不动时，线圈 b 中没有电流；开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器滑片时，b 中有电流。通过这个实验得出结论：当小螺线管中电流发生变化，导致大螺线管中磁感应强度 B 发生变化时，闭合电路中有感应电流产生。