電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

1、第四章第四章 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)第第5 5節(jié)節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)的兩類情況法拉第電磁感應(yīng)的兩類情況課標定位課標定位學習目標：學習目標： 1.了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)生的原因會判斷感了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)生的原因會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小生電動勢的方向，并會計算它的大小 2了解動生電動勢的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系了解動生電動勢的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系.會判斷會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小動生電動勢的方向，并會計算它的大小. 3了解電磁感應(yīng)規(guī)律的一般應(yīng)用，會聯(lián)系科技實例進行了解電磁感應(yīng)規(guī)律的一般應(yīng)用，會聯(lián)系科技實例進行分析分析重點難點：重點難點： 1.感生電動勢

2、以及動生電動勢的產(chǎn)生機理感生電動勢以及動生電動勢的產(chǎn)生機理 2.靈活運用電磁感應(yīng)定律和楞次定律解決電磁感應(yīng)問題靈活運用電磁感應(yīng)定律和楞次定律解決電磁感應(yīng)問題+-+非靜電力每一種每一種電動勢電動勢都對應(yīng)有一種都對應(yīng)有一種非靜電力非靜電力這種轉(zhuǎn)化的本領(lǐng)用這種轉(zhuǎn)化的本領(lǐng)用電動勢電動勢來描述來描述非靜電力做功其它形式的能電能電動勢的方向在電源內(nèi)部由負極正極復(fù)習與回顧開關(guān)閉合（斷開）開關(guān)閉合（斷開）, ,或改變滑片的位置或改變滑片的位置部分導(dǎo)體切割磁感線部分導(dǎo)體切割磁感線線圈B相當于電源導(dǎo)體棒AB相當于電源感生電動勢動生電動勢 復(fù)習與回顧：哪部分相當于電源？I 如圖所示，閉合導(dǎo)體環(huán)處于磁場如圖所示，閉合

3、導(dǎo)體環(huán)處于磁場越來越強越來越強的磁場中，的磁場中，環(huán)的半徑為環(huán)的半徑為R，磁感應(yīng)強度的，磁感應(yīng)強度的變化率變化率為為B/t .-BE感感B感感導(dǎo)體環(huán)中的感應(yīng)電流的方向？導(dǎo)體中自由電子做怎樣的定向移動？是什么作用使自由電子做定向移動？感生電場由變化的磁場激發(fā)；電場線呈閉合狀，形同漩渦；渦旋面與磁場方向垂直；與感應(yīng)磁場方向滿足右手螺旋。 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生磁場感生電場方向感生電場方向的判斷方法：的判斷方法：感生電場的方向判斷：感生電場的方向判斷：楞次定律右手螺旋+ + 如圖所示，如圖所示，開口導(dǎo)體環(huán)處于磁場處于磁場越來越越來越 強強的磁場中，的磁場中，環(huán)的半徑為環(huán)的半徑為R，磁感應(yīng)強度的，磁

4、感應(yīng)強度的變化率變化率為為B/t .如果環(huán)有個小缺口而不閉合有感生電場嗎？ 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生磁場 如圖所示，如圖所示，開口導(dǎo)體環(huán)處于磁場處于磁場越來越強越來越強的磁場中，的磁場中，環(huán)的半徑為環(huán)的半徑為R，磁感應(yīng)強度的，磁感應(yīng)強度的變化率變化率為為B/t .-+-tnE環(huán)中的自由電荷還會定向移動嗎？將在哪一端聚集？哪一端相當于電源的正極？感生電動勢方向的判斷：感生電動勢方向的判斷：感生電動勢大小的計算：感生電動勢大小的計算：如果環(huán)有個小缺口而不閉合有感生電場嗎？SSBSB12E感感 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生磁場楞次定律 感生電場由變化的磁場激發(fā)，而非閉合環(huán)激發(fā)，故：與環(huán)閉合與否、存在與否

5、均無關(guān)！1.某空間出現(xiàn)了如圖所示的磁場，當磁感應(yīng)強度變化時，在某空間出現(xiàn)了如圖所示的磁場，當磁感應(yīng)強度變化時，在垂直于磁場的方向上會產(chǎn)生感生電場，有關(guān)磁感應(yīng)強度的垂直于磁場的方向上會產(chǎn)生感生電場，有關(guān)磁感應(yīng)強度的變化與感生電場的方向關(guān)系描述正確的是變化與感生電場的方向關(guān)系描述正確的是( ) A當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向線從上向下看應(yīng)為順時針方向 B當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向線從上向下看應(yīng)為逆時針方向 C當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場當磁

6、感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向線從上向下看應(yīng)為順時針方向 D當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向線從上向下看應(yīng)為逆時針方向解析：解析：選選AD.感生電場中電場線的方向用楞次定律感生電場中電場線的方向用楞次定律來判定：原磁場向上且磁感應(yīng)強度在增大，在周圍來判定：原磁場向上且磁感應(yīng)強度在增大，在周圍有閉合導(dǎo)線的情況下，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)與原有閉合導(dǎo)線的情況下，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)與原磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場方向向下，再由磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場方向向下，再由右手螺旋定則得到感應(yīng)電流的方向是

7、：從上向下看右手螺旋定則得到感應(yīng)電流的方向是：從上向下看應(yīng)為順時針方向，則感生電場的方向從上向下看也應(yīng)為順時針方向，則感生電場的方向從上向下看也為順時針方向；同理可知，原磁場方向向上且磁感為順時針方向；同理可知，原磁場方向向上且磁感應(yīng)強度減小時，感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆應(yīng)強度減小時，感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向選項時針方向選項AD正確正確豎直向上逆時針順時針豎直向下俯視圖俯視圖I實際應(yīng)用：電子加速器 (1) (1)自由電荷會隨著導(dǎo)自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運動體棒運動, ,并因此受到并因此受到洛倫茲力。洛倫茲力。導(dǎo)體中自由導(dǎo)體中自由電荷的合運動在空間大電荷的合運動在空間大致沿什么方向

8、？致沿什么方向？為了方為了方便，可以認為導(dǎo)體中的便，可以認為導(dǎo)體中的自由電荷是自由電荷是正電荷正電荷。BVfVy+- (2) (2)導(dǎo)體棒一直運導(dǎo)體棒一直運動下去，自由電動下去，自由電荷是否總會沿著荷是否總會沿著導(dǎo)體棒一直運動導(dǎo)體棒一直運動下去下去? ? F電電CD (3) (3)導(dǎo)體棒的哪導(dǎo)體棒的哪端電勢比較高端電勢比較高? ? (4) (4)如果用導(dǎo)線如果用導(dǎo)線把把C C、D D兩端連到兩端連到磁場外的一個用磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么中電流是沿什么方向的方向的? ? (5)(5)如果移去如果移去C C、D D兩端連接的用電兩端連接的用電器，導(dǎo)體棒中還器，導(dǎo)體棒

9、中還有電流嗎有電流嗎? ?還有電還有電動勢嗎動勢嗎? ?V合 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力動生電動勢方向的判斷方法：動生電動勢方向的判斷方法：BVfVy+FCD動生電動勢大小的計算：動生電動勢大小的計算：動生電動勢的非靜電力：動生電動勢的非靜電力：與洛倫茲力有關(guān)右手定則V合BLvEqvBLEq 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力:動生電動勢BVfVy+-FCDf2V合F F安安F F外外 沿桿方向的洛倫茲力做功嗎沿桿方向的洛倫茲力做功嗎? ?與我們在與我們在磁場磁場學習學習時得到的結(jié)論：時得到的結(jié)論：“洛倫茲力永不做功！洛倫茲力永不做功！”矛盾嗎？矛盾嗎？f合 導(dǎo)體棒接用電器后，要繼續(xù)做導(dǎo)體棒接用電

10、器后，要繼續(xù)做勻速運動時還需要外時還需要外力推動嗎？力推動嗎？能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？其它形式的能F外外做正功導(dǎo)體棒的動能F安做負功電 能電流做功內(nèi)能f做正功 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力:動生電動勢BVfVy+-FCDf2F F安安F F外外能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？其它形式的能F外外做正功導(dǎo)體棒的動能F安做負功電 能電流做功內(nèi)能 洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的作用。洛倫茲力的沿桿分力f f：扮演了扮演了非靜電力，其做了多少正功，就轉(zhuǎn)化出了多少電能。其做了多少正功，就轉(zhuǎn)化出了多少電能。洛倫茲力的垂直桿分力f f2 2：宏觀表現(xiàn)為宏觀表現(xiàn)為安培力，通

11、過計算克服安培力做了多少功，通過計算克服安培力做了多少功，也可知道產(chǎn)生了多少電能。也可知道產(chǎn)生了多少電能。vtBILItEBLvE 一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力:動生電動勢2下列說法中正確的是下列說法中正確的是( ) A動生電動勢是洛倫茲力的一個分力對導(dǎo)體中動生電動勢是洛倫茲力的一個分力對導(dǎo)體中自由電荷做功而引起的自由電荷做功而引起的 B因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動生電動勢不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的動生電動勢不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的 C動生電動勢的方向可以由右手定則來判定動生電動勢的方向可以由右手定則來判定 D導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安導(dǎo)

12、體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反培力一定與受到的外力大小相等、方向相反解析：解析：選選AC.洛倫茲力的一個分力對導(dǎo)體中自由電洛倫茲力的一個分力對導(dǎo)體中自由電荷做功是產(chǎn)生動生電動勢的本質(zhì)，荷做功是產(chǎn)生動生電動勢的本質(zhì)，A、C正確，正確，B錯誤；只有在導(dǎo)體棒做勻速切割時，除安培力以外錯誤；只有在導(dǎo)體棒做勻速切割時，除安培力以外的力的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變的力的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變速運動時不成立，故速運動時不成立，故D錯誤錯誤感應(yīng)電場方向的判斷感應(yīng)電場方向的判斷 如圖所示，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有如圖所示，內(nèi)壁光滑

13、、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁針方向勻速轉(zhuǎn)動，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場設(shè)運動過程中隨時間成正比例增加的變化磁場設(shè)運動過程中小球帶電荷量不變，那么小球帶電荷量不變，那么()A小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大B小球所受的磁場力一定不斷增大小球所受的磁場力一定不斷增大C小球先沿逆時針方向減速運動，之后沿順時針方向加小球先沿逆時針方向減速運動，之后沿順時針方向加速運動速運

14、動D磁場力對小球一直不做功磁場力對小球一直不做功變式變式1：如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強磁場如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強磁場中，當磁場突然減弱時，則兩端點的電勢中，當磁場突然減弱時，則兩端點的電勢() AN點電勢高點電勢高 BM點電勢高點電勢高 C若磁場不變，將半圓環(huán)繞若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180的過程中，的過程中，N點電勢高點電勢高 D若磁場不變，將半圓環(huán)繞若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180的過程中，的過程中，M點電勢高點電勢高解析：解析：選選BD.將半圓環(huán)補充為圓形回路，由楞次定將半圓環(huán)補充為圓形回路，由楞次定律可判斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向在半圓環(huán)中律可判

15、斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向在半圓環(huán)中由由N指向指向M，即，即M點電勢高，點電勢高，B正確；若磁場不變，正確；若磁場不變，半圓環(huán)繞半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180的過程中，由楞次定律可的過程中，由楞次定律可判斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在半圓環(huán)中由判斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在半圓環(huán)中由N指向指向M，即，即M點電勢高，點電勢高，D正確正確 如圖所示，如圖所示，L10.5 m，L20.8 m，回路總電，回路總電阻為阻為R0.2 ，M0.04 kg，導(dǎo)軌光滑，開始時磁，導(dǎo)軌光滑，開始時磁場場B01 T現(xiàn)使磁感應(yīng)強度以現(xiàn)使磁感應(yīng)強度以B/t0.2 T/s的變的變化率均勻地增大，試求：當化率均勻地增大

16、，試求：當t為多少時，為多少時，M剛離開地剛離開地面？面？(g取取10 m/s2)感生電動勢的計算感生電動勢的計算變式變式2：如圖所示的勻強磁場中，有兩根相距如圖所示的勻強磁場中，有兩根相距20 cm固定的平行金屬光滑導(dǎo)軌固定的平行金屬光滑導(dǎo)軌MN和和PQ.磁場方向垂直于磁場方向垂直于MN、PQ所在平面導(dǎo)軌上放置著所在平面導(dǎo)軌上放置著ab、cd兩根平行兩根平行的可動金屬細棒在兩棒中點的可動金屬細棒在兩棒中點OO之間拴一根之間拴一根40 cm長的細繩，繩長保持不變設(shè)磁感應(yīng)強度長的細繩，繩長保持不變設(shè)磁感應(yīng)強度B以以1.0 T/s的變化率均勻減小，的變化率均勻減小，abdc回路的電阻為回路的電阻為

17、0.50 .求：當求：當B減小到減小到10 T時，兩可動邊所受磁場力和時，兩可動邊所受磁場力和abdc回路消耗的功率回路消耗的功率 如圖所示，三角形金屬框架如圖所示，三角形金屬框架MON平面與勻強平面與勻強磁場磁場B垂直，導(dǎo)體垂直，導(dǎo)體ab能緊貼金屬框架運動，且始能緊貼金屬框架運動，且始終與導(dǎo)軌終與導(dǎo)軌ON垂直當導(dǎo)體垂直當導(dǎo)體ab從從O點開始勻速向右點開始勻速向右平動時，速度為平動時，速度為v0，試求，試求bOc回路中某時刻的感應(yīng)回路中某時刻的感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式電動勢隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式動生電動勢的計算動生電動勢的計算變式變式3：如圖所示，金屬桿如圖所示，金屬桿ab以恒定的速率

18、以恒定的速率v在光滑平行在光滑平行導(dǎo)軌上向右滑行，設(shè)整個電路中總電阻為導(dǎo)軌上向右滑行，設(shè)整個電路中總電阻為R(恒定不變恒定不變)，整，整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中，下列敘述正確的個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中，下列敘述正確的是是()Aab桿中的電流與速率桿中的電流與速率v 成正比成正比B磁場作用于磁場作用于ab桿的安培力與速率桿的安培力與速率v 成正比成正比C電阻電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率上產(chǎn)生的電熱功率與速率v 的平方成正比的平方成正比D外力對外力對ab桿做功的功率與速率桿做功的功率與速率v 的平方成正比的平方成正比電磁感應(yīng)的圖象問題電磁感應(yīng)的圖象問題 如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框如

19、圖甲所示，矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中，固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直規(guī)定磁場的正方向磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流示，若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流i的正方向，下列的正方向，下列it圖圖(如圖丙如圖丙)中正確的是中正確的是()變式變式4：如圖所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外如圖所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強磁場，它的底邊在的勻強磁場，它的底邊在x軸上且長為軸上且長為2L，高為，高為L，紙面內(nèi)，紙面內(nèi)一邊長為一邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域，在過勻強磁場區(qū)域，在t0時刻恰好位于圖時刻恰好位于圖4512所示的位所示的位置，以順時針方向為導(dǎo)線框中