4.5 电磁感应现象的两类情况 22张PPT
文档属性
| 名称 | 4.5 电磁感应现象的两类情况 22张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-03-12 16:06:48 | ||
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文档简介
正极
负极
电源
+
+
作用：从功、能两个方面来看，由于非静电力克服了电场力做功；从而将其他形式的能转化为电势能。
复习巩固：
思考：
从功、能两个方面来看电源的作用是什么？
F非
说明：电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷的作用。
开关闭合（断开），或改变滑动片的位置。
导体切割磁感线。
感生电动势
由磁场变化而引起的电动势
思考3：以下两种电磁感应现象中，哪一部分导体相当于电源？
动生电动势
由导体运动而引起的电动势
探究： 如图所示，导体环居于磁场越来越强的磁场中. 问：
(1)环中的感应电流的方向？
顺时针
一、电磁感应现象中的感生电场
(2)如果环有个小缺口却不闭合，有感应电流吗？
有感应电动势吗？如果有，正电荷聚在哪一端？
哪一端相当于电源的正极？
A端
(3)猜想推动导体环中的自由电荷定向运动形成电源电极的是什么力？
麦克斯韦认为：变化的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，把它叫做感生电场。即是感生电场对自由电荷的电场力推动自由电荷定向运动，形成电源电极。
Ei
2、感生电动势：由感生电场（涡流电场）产生的电动势称为感生电动势。它的方向与感应电流方向相同。
1、感生电场（涡流电场)：
变化的磁场在其周围空间激发的一种电场。
一、电磁感应现象中的感生电场
(4)如果是塑料环，有感应电流吗？
有感应电动势吗？
有感生电场吗？
3、感生电场是否存在只取决于有无磁场变化.与是否存在导体及是否存在闭合电路无关。
思考：
当B增大时，如何来判断感生电场（涡流电场）的方向呢？
磁场变强
B
4、感生电场的方向与感应电流方向相同
判断方法：类似感应电流的判断方法（楞次定律）
5、感生电动势中的非静电力是感生电场对电荷的作用力。
如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点；当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？
a
实际应用
电子感应加速器
穿过真空室内磁场的方向
由图知电子沿什么方向运动
要使电子沿此方向加速感生电场的方向如何
竖直向上
逆时针
顺时针
原磁场在增强，即电流在增大。
如果电子按如图方向运动被加速，电流该如何变化？
探讨：在动生电动势的产生过程中，洛伦兹力做功吗？能量是怎样转化的？
洛伦兹力Fe与自由电子速度V垂直不做功；
Fe力的分量:
Fe2克服外力做负功，
Fe1做正功转化为电势能。
即：洛伦兹不提供能量，
只是起传递能量的作用。
二、电磁感应现象中的洛伦兹力
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
即：E＝BLV
当：F电=F洛时，有：
当： qE=qvB=qU/L
U=Ed=BvL
结论：与法拉第电磁感应定律得到的结果一致
2、动生电动势大小的推导过程：
二、电磁感应现象中的洛伦兹力
1、动生电动势：
由于导体运动而产生的感应电动势叫动生电动势
小结：
感生电动势 动生电动势
产生原因 磁场的变化 导体做切割磁感线运动
移动电荷的非静电力 感生电场对自由电荷的电场力 与导体中自由电荷所受洛伦兹力有关
回路中相当于电源的部分 处于变化磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动的导体
方向判断方法 由楞次定律判断 由右手定则或楞次定律判定
大小计算方法 由E=nΔφ/Δt计算 由E=Blvsinθ或E=nΔφ/Δt计算
1、如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A、磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B、使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C、使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D、以上说法都不对
AC
2．下列说法中正确的是( )
A．动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功而引起的
B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势与洛伦兹力无关
C．动生电动势的方向可以由右手定则来判定
D．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反
AC
3：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：
（1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？
（2）导体MN受到的外力的大小和方向？
（3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？
（4）在此过程中感应电流做功是多少？
结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热量产生。
当堂检测
4、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的感应电动势为E，则ab两点间的电势差为（ ）
A．E/2 B．E/3 C．2E/3 D．E
C
5、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（ ）
A、沿顺时针方向运动
B、沿逆时针方向运动
C、在原位置附近往复运动
D、仍然保持静止状态
A
6.如图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨 上滑动时,线圈c向右摆动, 则ab的运动情况是：
（ ）
A.向左或向右做匀速运动.
B.向左或向右做减速运动.
C.向左或向右做加速运动.
D.只能向右做匀加速运动.
B
1．在匀强磁场中，磁场垂直于纸面
向里，竖直放置的导轨宽0.5 m，
导轨中接有电阻为0.2 Ω、额定
功率为5 W的小灯泡，如图所示．
一质量为50 g的金属棒可沿导轨无摩
擦下滑(导轨与棒接触良好，导轨和棒
的电阻不计)，若棒的速度达到稳定后，小灯泡正常发光．求：(g取10 m/s2)
(1)匀强磁场的磁感应强度；
(2)此时棒的速度．
答案：(1)0.2 T (2)10 m/s
2、如图甲所示，闭合导体线框abcd从高处自由下落，落入一个有界匀强磁场中，从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，在图乙中表示线框运动过程中的感应电流-时间图象的可能是 ( )
CD
负极
电源
+
+
作用：从功、能两个方面来看，由于非静电力克服了电场力做功；从而将其他形式的能转化为电势能。
复习巩固：
思考：
从功、能两个方面来看电源的作用是什么？
F非
说明：电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷的作用。
开关闭合（断开），或改变滑动片的位置。
导体切割磁感线。
感生电动势
由磁场变化而引起的电动势
思考3：以下两种电磁感应现象中，哪一部分导体相当于电源？
动生电动势
由导体运动而引起的电动势
探究： 如图所示，导体环居于磁场越来越强的磁场中. 问：
(1)环中的感应电流的方向？
顺时针
一、电磁感应现象中的感生电场
(2)如果环有个小缺口却不闭合，有感应电流吗？
有感应电动势吗？如果有，正电荷聚在哪一端？
哪一端相当于电源的正极？
A端
(3)猜想推动导体环中的自由电荷定向运动形成电源电极的是什么力？
麦克斯韦认为：变化的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，把它叫做感生电场。即是感生电场对自由电荷的电场力推动自由电荷定向运动，形成电源电极。
Ei
2、感生电动势：由感生电场（涡流电场）产生的电动势称为感生电动势。它的方向与感应电流方向相同。
1、感生电场（涡流电场)：
变化的磁场在其周围空间激发的一种电场。
一、电磁感应现象中的感生电场
(4)如果是塑料环，有感应电流吗？
有感应电动势吗？
有感生电场吗？
3、感生电场是否存在只取决于有无磁场变化.与是否存在导体及是否存在闭合电路无关。
思考：
当B增大时，如何来判断感生电场（涡流电场）的方向呢？
磁场变强
B
4、感生电场的方向与感应电流方向相同
判断方法：类似感应电流的判断方法（楞次定律）
5、感生电动势中的非静电力是感生电场对电荷的作用力。
如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点；当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？
a
实际应用
电子感应加速器
穿过真空室内磁场的方向
由图知电子沿什么方向运动
要使电子沿此方向加速感生电场的方向如何
竖直向上
逆时针
顺时针
原磁场在增强，即电流在增大。
如果电子按如图方向运动被加速，电流该如何变化？
探讨：在动生电动势的产生过程中，洛伦兹力做功吗？能量是怎样转化的？
洛伦兹力Fe与自由电子速度V垂直不做功；
Fe力的分量:
Fe2克服外力做负功，
Fe1做正功转化为电势能。
即：洛伦兹不提供能量，
只是起传递能量的作用。
二、电磁感应现象中的洛伦兹力
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
即：E＝BLV
当：F电=F洛时，有：
当： qE=qvB=qU/L
U=Ed=BvL
结论：与法拉第电磁感应定律得到的结果一致
2、动生电动势大小的推导过程：
二、电磁感应现象中的洛伦兹力
1、动生电动势：
由于导体运动而产生的感应电动势叫动生电动势
小结：
感生电动势 动生电动势
产生原因 磁场的变化 导体做切割磁感线运动
移动电荷的非静电力 感生电场对自由电荷的电场力 与导体中自由电荷所受洛伦兹力有关
回路中相当于电源的部分 处于变化磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动的导体
方向判断方法 由楞次定律判断 由右手定则或楞次定律判定
大小计算方法 由E=nΔφ/Δt计算 由E=Blvsinθ或E=nΔφ/Δt计算
1、如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A、磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B、使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C、使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D、以上说法都不对
AC
2．下列说法中正确的是( )
A．动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功而引起的
B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势与洛伦兹力无关
C．动生电动势的方向可以由右手定则来判定
D．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反
AC
3：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：
（1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？
（2）导体MN受到的外力的大小和方向？
（3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？
（4）在此过程中感应电流做功是多少？
结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热量产生。
当堂检测
4、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的感应电动势为E，则ab两点间的电势差为（ ）
A．E/2 B．E/3 C．2E/3 D．E
C
5、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（ ）
A、沿顺时针方向运动
B、沿逆时针方向运动
C、在原位置附近往复运动
D、仍然保持静止状态
A
6.如图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨 上滑动时,线圈c向右摆动, 则ab的运动情况是：
（ ）
A.向左或向右做匀速运动.
B.向左或向右做减速运动.
C.向左或向右做加速运动.
D.只能向右做匀加速运动.
B
1．在匀强磁场中，磁场垂直于纸面
向里，竖直放置的导轨宽0.5 m，
导轨中接有电阻为0.2 Ω、额定
功率为5 W的小灯泡，如图所示．
一质量为50 g的金属棒可沿导轨无摩
擦下滑(导轨与棒接触良好，导轨和棒
的电阻不计)，若棒的速度达到稳定后，小灯泡正常发光．求：(g取10 m/s2)
(1)匀强磁场的磁感应强度；
(2)此时棒的速度．
答案：(1)0.2 T (2)10 m/s
2、如图甲所示，闭合导体线框abcd从高处自由下落，落入一个有界匀强磁场中，从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，在图乙中表示线框运动过程中的感应电流-时间图象的可能是 ( )
CD