人教版高中物理选修3-2课件：4.5 电磁感应现象的两类情况(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-2课件：4.5 电磁感应现象的两类情况(共23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 476.8KB | ||
| 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 | 2020-02-17 23:54:14 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
△回顾电荷在外电路和内电路中的运动。
△电源电动势的作用是某种
非静电力对自由电荷的作用。
a
b
c
d
化学作用就是我们所说的非静电力
每一个电动势都对应有一种非静电力—正是由于非静电力做功把其他形式的能转化为电能。
感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?
1.什么是电源？
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
2.干电池中的非静电力是什么？
化学作用。
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
非静电力
每一种电动势都对应有一种非静电力
这种转化的本领用电动势来描述
非静电
力做功
其它形式的能
电能
电动势的方向在电源内部由负极→正极
开关闭合（断开）,或改变滑片的位置
部分导体切割磁感线
线圈B相当于电源
导体棒AB相当于电源
感生电动势
由磁场变化引起的电动势：
动生电动势
由导体运动引起的电动势：
复习与回顾：哪部分相当于电源？
4.5 电磁感应现象的两类情况
人教版高中物理选修3-2
一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感应电动势。这种情况下，哪一种作用是非静电力?
一、感生电场与感生电动势
磁场变强
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
B
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。
感生电场
A
B
A
B
+
+
-
Ei
I
如图所示，闭合导体环处于磁场越来越强的磁场中，环的半径为R，磁感应强度的变化率为△B/△t .
-
-
-
-
-
-
-
-
B
E感
B感
导体环中的感应电流的方向？
导体中自由电子做怎样的定向移动？
是什么作用使自由电子做定向移动？
感生电场
由变化的磁场激发；
电场线呈闭合状，形同漩涡；
涡旋面与磁场方向垂直；
与感应磁场方向满足右手螺旋。
电磁感应现象中的感生磁场
感生电场方向的判断方法：
感生电场的方向判断：
楞次定律
右手螺旋
+
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
由感生电场引起的磁场方向如何
竖直向上
逆时针
顺时针
向下
原磁场在增强，即电流在增大。
由图知电子沿什么方向运动
穿过真空室内磁场的方向
电子感应加速器工作原理
要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何
竖直向上
由感生电场引起的磁场方向如何
向下
故原磁场应增强，即电流在增大。
顺
时
针
逆
时
针
问题：
当闭合回路中的导体切割磁感线运动时，电路中产生感应电动势，从而电路中有感应电流，在这种情况下，哪一种作用扮演非静电力？
二、洛伦兹力与动生电动势
理论分析：
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
_
_
_
f
f
f
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
_
_
_
+
+
+
导体两端产生电势差——动生电动势
动生电动势是导体中的自由电荷在磁场中受到洛伦兹力作用的结果。
f
动生电动势的产生
思考与讨论
1. 动生电动势是怎样产生的？
2. 什么力充当非静电力？
提示：
★导体中的自由电荷随棒一起运动时会受到什么力的作用？
★导体棒的哪端电势比较高？
★非静电力与洛伦兹力有关吗？
-
F电
F洛
v
＋＋
- -
Ｃ
l
Ｄ
当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
探讨：
-
洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量
※洛伦兹力做功吗？
※能量是怎样转化的呢？
U
ω
F洛
F2
F1
B
V
f
Vy
+
-
F
C
D
f2
V合
F安
F外
沿杆方向的洛伦兹力做功吗?与我们在《磁场》学习时得到的结论：“洛伦兹力永不做功！”矛盾吗？
f合
导体棒接用电器后，要继续做匀速运动时还需要外力推动吗？
能量是怎样转化的呢？
其它形式的能
F外做正功
导体棒的动能
F安做负功
电 能
电流做功
内能……
f做正功
电磁感应现象中的洛伦兹力:
动生电动势
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
磁场变强
2. 如图所示，两根相距为 L 的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆 ab、cd 质量均为 m，电阻均为 R，若要使 cd 静止不动，则 ab 杆应向_______运动，速度大小为_______，作用于 ab 杆上的外力大小是_____。
向上
2mg
V
L
M
N
× × × ××
× × × ××
× × × ××
× × × ××
× × × ××
R
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。
4、如图甲所示，金属棒 ab 长 L = 0.4 m ，电阻大小为 1 Ω ，自 t = 0开始从导轨最左端以 v = 1 m/s 向右匀速运动，B 随 t 变化关系如图乙，则 ( )
v
B/T
t/s
0.5
2
0
1
1.0
甲
乙
BD
A. 1 s 末回路中电动势为 0.8 V
B. 1 s 末回路中电动势为 1.6 V
C. 1 s 末 ab 棒所受磁场力为 0.64 N
D. 1 s 末 ab 棒所受磁场力为 1.28 N
5. 在倾角为 θ 的两平行光滑长直金属导轨的下端接有一电阻 R，导轨自身的电阻可忽略不计，有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，方向垂直于导轨面向上。质量为 m，电阻可不计的金属棒 ab，在沿着导轨面且与棒垂直的恒力 F 作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为 h，如图所示。则在此过程中 ( )
A. 恒力 F 在数值上等于 mgsinθ
B. 恒力 F 对金属棒 ab 所做的功等于 mgh
C. 恒力 F 与重力的合力对金属棒 ab 所做
的功等于电阻 R上释放的焦耳热
D. 恒力 F 与重力的合力对金属棒 ab所做
的功等于零
C
△回顾电荷在外电路和内电路中的运动。
△电源电动势的作用是某种
非静电力对自由电荷的作用。
a
b
c
d
化学作用就是我们所说的非静电力
每一个电动势都对应有一种非静电力—正是由于非静电力做功把其他形式的能转化为电能。
感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?
1.什么是电源？
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
2.干电池中的非静电力是什么？
化学作用。
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
非静电力
每一种电动势都对应有一种非静电力
这种转化的本领用电动势来描述
非静电
力做功
其它形式的能
电能
电动势的方向在电源内部由负极→正极
开关闭合（断开）,或改变滑片的位置
部分导体切割磁感线
线圈B相当于电源
导体棒AB相当于电源
感生电动势
由磁场变化引起的电动势：
动生电动势
由导体运动引起的电动势：
复习与回顾：哪部分相当于电源？
4.5 电磁感应现象的两类情况
人教版高中物理选修3-2
一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感应电动势。这种情况下，哪一种作用是非静电力?
一、感生电场与感生电动势
磁场变强
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
B
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。
感生电场
A
B
A
B
+
+
-
Ei
I
如图所示，闭合导体环处于磁场越来越强的磁场中，环的半径为R，磁感应强度的变化率为△B/△t .
-
-
-
-
-
-
-
-
B
E感
B感
导体环中的感应电流的方向？
导体中自由电子做怎样的定向移动？
是什么作用使自由电子做定向移动？
感生电场
由变化的磁场激发；
电场线呈闭合状，形同漩涡；
涡旋面与磁场方向垂直；
与感应磁场方向满足右手螺旋。
电磁感应现象中的感生磁场
感生电场方向的判断方法：
感生电场的方向判断：
楞次定律
右手螺旋
+
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
由感生电场引起的磁场方向如何
竖直向上
逆时针
顺时针
向下
原磁场在增强，即电流在增大。
由图知电子沿什么方向运动
穿过真空室内磁场的方向
电子感应加速器工作原理
要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何
竖直向上
由感生电场引起的磁场方向如何
向下
故原磁场应增强，即电流在增大。
顺
时
针
逆
时
针
问题：
当闭合回路中的导体切割磁感线运动时，电路中产生感应电动势，从而电路中有感应电流，在这种情况下，哪一种作用扮演非静电力？
二、洛伦兹力与动生电动势
理论分析：
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
_
_
_
f
f
f
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
_
_
_
+
+
+
导体两端产生电势差——动生电动势
动生电动势是导体中的自由电荷在磁场中受到洛伦兹力作用的结果。
f
动生电动势的产生
思考与讨论
1. 动生电动势是怎样产生的？
2. 什么力充当非静电力？
提示：
★导体中的自由电荷随棒一起运动时会受到什么力的作用？
★导体棒的哪端电势比较高？
★非静电力与洛伦兹力有关吗？
-
F电
F洛
v
＋＋
- -
Ｃ
l
Ｄ
当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
探讨：
-
洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量
※洛伦兹力做功吗？
※能量是怎样转化的呢？
U
ω
F洛
F2
F1
B
V
f
Vy
+
-
F
C
D
f2
V合
F安
F外
沿杆方向的洛伦兹力做功吗?与我们在《磁场》学习时得到的结论：“洛伦兹力永不做功！”矛盾吗？
f合
导体棒接用电器后，要继续做匀速运动时还需要外力推动吗？
能量是怎样转化的呢？
其它形式的能
F外做正功
导体棒的动能
F安做负功
电 能
电流做功
内能……
f做正功
电磁感应现象中的洛伦兹力:
动生电动势
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
磁场变强
2. 如图所示，两根相距为 L 的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆 ab、cd 质量均为 m，电阻均为 R，若要使 cd 静止不动，则 ab 杆应向_______运动，速度大小为_______，作用于 ab 杆上的外力大小是_____。
向上
2mg
V
L
M
N
× × × ××
× × × ××
× × × ××
× × × ××
× × × ××
R
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。
4、如图甲所示，金属棒 ab 长 L = 0.4 m ，电阻大小为 1 Ω ，自 t = 0开始从导轨最左端以 v = 1 m/s 向右匀速运动，B 随 t 变化关系如图乙，则 ( )
v
B/T
t/s
0.5
2
0
1
1.0
甲
乙
BD
A. 1 s 末回路中电动势为 0.8 V
B. 1 s 末回路中电动势为 1.6 V
C. 1 s 末 ab 棒所受磁场力为 0.64 N
D. 1 s 末 ab 棒所受磁场力为 1.28 N
5. 在倾角为 θ 的两平行光滑长直金属导轨的下端接有一电阻 R，导轨自身的电阻可忽略不计，有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，方向垂直于导轨面向上。质量为 m，电阻可不计的金属棒 ab，在沿着导轨面且与棒垂直的恒力 F 作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为 h，如图所示。则在此过程中 ( )
A. 恒力 F 在数值上等于 mgsinθ
B. 恒力 F 对金属棒 ab 所做的功等于 mgh
C. 恒力 F 与重力的合力对金属棒 ab 所做
的功等于电阻 R上释放的焦耳热
D. 恒力 F 与重力的合力对金属棒 ab所做
的功等于零
C