师：大家好，前面我们学习了划时代的发现，知道奥斯特在1820年发现了电流的磁效应，即载流导体能使小磁针偏转。这表明电现象与磁现象之间存在密切联系，电能生磁。那磁能不能生电呢？英国物理学家法拉第一直关注磁生电问题，终于在1831年发现了电磁感应现象，也就是磁生电现象，他把这些现象命名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。今天，我们就来探究感应电流是怎样产生的。这也是我们初中经常探究的导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流的实验。下面，一起走进实验室。
师：嗨，大家好，今天我们来做实验，看看导体做切割磁感线运动能不能产生感应电流。大家看这个仪器装置，它叫灵敏电流计，主要用于检测电路中有没有电流。当指针发生偏转时，意味着有电流流过，电流计检测出电流。再看，这是一个线圈，相当于一部分导体，组成了一个闭合回路。这是一个马蹄形磁体，为我们提供稳定的磁场。如果磁场不变，我让这部分导体在里面运动。大家看，当导体做切割磁感线运动时，指针发生了偏转，意味着有感应电流产生。那如果导体沿着磁感强度方向运动呢？大家会发现没有感应电流产生。如果我把这段边固定，让另一段边在里面摆动，大家看看，也能够产生感应电流。
师：当导体在里面摆动时，磁感应强度不变，但线框在磁场里的有效面积发生了变化。也就是说，当这部分导体做切割磁感线运动，其在磁场里的有效面积发生变化时，能够产生感应电流。我们把它总结为：磁感应强度B不变，面积S变化。
师：是不是做切割磁感线运动就一定能产生感应电流呢？不一定。我们把这个旋钮旋开，让电路变成开路。大家再看，无论怎样做切割磁感线运动，指针都不动，说明没有感应电流产生。看来，产生感应电流不仅要切割磁感线运动，电路还得是闭合的。
师：这就是我们初中探究导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流的条件：一是电路闭合，二是有部分导体在磁场中做切割磁感线运动。那是不是一定要导体切割磁感线才能产生感应电流呢？切割磁感线是否还隐藏着更本质的原因？接下来，再次走进实验室。
师：前面我们看到，闭合回路中导体做切割磁感线运动能够产生感应电流。现在，依然让电路处于闭合状态，但我们不改变面积，即S不变。我把这个条形磁极N极插进去，看看指针动还是不动。诶，大家看，动了，说明在N极插进去的过程中有感应电流产生。但是当N极在里面停着不动的时候，却没有感应电流产生。
师：我现在再把N极从线圈里面拔出来，大家也会发现指针偏转，能产生感应电流。那是不是和N极有关系呢？如果我们换一个S极，大家再看看，S极放进去的过程中指针也发生了偏转，说明也能产生感应电流，S极拔出来时同样能产生感应电流，但S极放在里面不动的时候，也没有感应电流。看来，S不变，B发生变化也能够产生感应电流。这里B的变化，是因为磁体在线圈里面来回运动时，线圈里面的磁感应强度发生了变化。那么当年的法拉第是不是也是用条形磁体来做这样的实验呢？
师：在刚才的实验中，我们发现磁铁插入和抽出线圈同样能使闭合回路产生感应电流。当年法拉第是怎样做实验的呢？今天我们就来模仿法拉第的实验探寻一下。
师：我们搭建这样一个装置来模仿当年法拉第的实验。大家看，这是一个线圈，连接着一个滑动变阻器和一个电源。由奥斯特的发现可知，通上电的螺线管相当于一个磁体。我把这个磁体放到线圈里面，大家看指针有没有变化。诶，指针发生了变化。拔出来再看，指针又发生变化，放进去同样发生变化。这意味着当通电螺旋管插入线圈的过程中，使线圈里面的磁感应强度发生了变化，所以产生了感应电流。
师：同样，这个通电螺线管电流从无到有的过程中，能不能让线圈里面产生感应电流呢？大家看，从无到有指针发生偏转了。我们再让它从有到无呢？诶，指针也发生了偏转。原来，通电和断电的过程中，磁感应强度也在发生着变化。我们再来看，当改变滑动变阻器的电阻时，这个线圈里面能不能产生感应电流。电路先接通，改变滑动变阻器电阻。诶，大家会发现，移动滑动变阻器改变电阻阻值时，通电螺旋管的电流改变，其磁感应强度发生变化，线圈里面的磁感应强度也发生变化，这个闭合的线圈就能产生感应电流。也就是说，产生感应电流的条件要么是B发生变化，S不变；要么是B不变，S发生变化。
师：大家有没有注意到，B与S相乘得到的是什么呢？从3 - 1所学知识可知，它就是我们讲的磁通量Φ。当B不变，S变化时，Φ在发生变化；当B变化，S不变时，磁通量同样在发生变化。看来，影响能否产生感应电流的另一个条件就是磁通量变还是不变。如果磁通量发生变化，就有可能产生感应电流；如果磁通量不变，就不能产生感应电流。
师：大家都知道，把条形磁体放在线圈里面不动，虽然有磁通量，但是磁通量没有发生变化，也产生不了感应电流。那是不是磁通量变化就一定能产生感应电流呢？我们把电路断开，大家再看看，拔出磁体和插入磁体的过程中指针有没有动。这两种情况下指针都没有动，说明电路必须是闭合的。看来，产生感应电流应该具备两个条件：一是电路要闭合，二是闭合电路的磁通量要发生变化。
师：其实当年法拉第做这些实验时，总结没有我们现在这么简练。他把引起电流的原因概括为五类：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。在当时能做出这样的总结，需要大量实验和聪明的智慧。我们分析一下刚才做的实验，实验一发现面积变化，磁感应强度不变；实验二和实验三是面积不变，磁感应强度发生变化。通过归纳发现，原来是磁通量发生了变化，这才是产生感应电流的条件，当然不要忘了电路要闭合。那我们现在来讲讲有关磁通量及其变化。
师：当磁感应强度与线圈面积S垂直时，Φ = BS。在3 - 1中我们介绍过，B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。当B与S不垂直时，Φ = B垂直×S，B垂直为B垂直于线圈平面的分量。如图所示，这里的Φ = B垂直×S，也就是Bsinθ×S，也可将其视为线圈平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。如图所示，在水平方向的匀强磁场中，线圈a、b、c、d与垂直于磁感线方向的平面的夹角为θ，则穿过线圈a、b、c、d的磁通量为Φ = B×S×cosθ，即线圈在垂直于磁感线方向上的投影，我们称之为有效面积，也就是图中的阴影部分。那磁通量的变化量又是怎样计算的呢？
师：首先要知道法拉第的定量计算，在匀强磁场中，Φ = BS，S为有效面积。第一，在确定磁通量变化时，对选定的面要先确定是穿入还是穿出为正，计算磁通量变化时，要带着正负号进行标量计算。第二，对于非匀强磁场，磁通量的变化一般通过磁概念定性分析。分析非匀强磁场的磁通量及其变化时，要把磁感线画出来再进行分析，进而分析是否有电流产生。下面的表格是磁通量发生变化的几种情况总结：第一种，磁感应强度B不变，面积变化；第二种，磁感应强度B变化，S不变；第三种，B和S都可变，可通过ΔΦ = Φ? - Φ?计算并判断磁通量是否变化；B和S大小都不变，但它们之间的夹角发生变化也可以使磁通量发生变化，比如线圈在磁场中转动时。利用传感器进行判断时，磁通量的变化通常通过观察穿过闭合导体回路的磁感线条数是否变化，来判断某过程中磁通量是否变化。