4.5电磁感应现象的两类情况— 人教版高中物理选修3-2课件（29张PPT）

4.4电磁感应现象的两类情况
第四章
电磁感应
1.哪些办法可以使电路中产生感应电动势？
电键闭合，改变滑动片的位置
①S不变，B变化
——感生电动势
线圈B相当于电源
导体切割磁感线
②B不变，S变化——动生电动势
AB相当于电源
w
+
+
+
-
-
-
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+
+
+
+
+
+
+
+
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
干电池：化学作用
非静电力
2.
当电源是电池时，电荷在外电路和内电路中是靠什么力运动的？
（一）、理论探究感生电动势的产生
电流是怎样产生的？
自由电荷为什么会运动？
使电荷运动的力难道是变化
的磁场对其施加的力吗？
猜想：使电荷运动的力可能是
洛伦兹力、静电力、或者是其它力
磁场变弱
一.电磁感应现象中的感生电场
思考：
①产生感生电动势的非静电力是什么提供的？
E感
B原↑
I
感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。
E感
一
一
一
一
一
一
一
一
一
B原
②没有导体，有感生电场吗？导体有何作用？
有感生电场，导体提供了自由电荷。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
（James
Clerk
Maxwell）
麦克斯韦认为
磁场变化时会在周围空间激发一种电场——感生电场
闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动
产生感应电流（感生电动势）
感生电场的方向就是感生电流的方向。
感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。
(1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场).
(3)
电场线:是闭合的曲线.
1、感生电场
(2)方向:就是感生电流的方向.
用楞次定律判断.
感生电场与感生电动势
磁场变弱
2、感生电动势：由感生电场产生的感应电动势.
感生电场对自由电荷的作用
非静电力
一.电磁感应现象中的感生电场
3.感生电场的作用：扮演非静电力，使导体产生感生电动势。
4.
感生电场的方向：即正电荷定向移动的方向，可以由楞次定律，结合右手螺旋定则来判定
。
静电场
E0
感生电场
E感
起源
由静止电荷激发
由变化的磁场激发
电场线形状
电场线为非闭合曲线
电场线为闭合曲线
5.感生电场与静电场的区别：
静电场为有源场
感生电场为无源场
共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。
w
【牛刀小试】现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
分析：
电磁铁中的电流应该由小变大。
实际应用
电子感应加速器
柱形电磁铁产生磁场。磁场中安置一个环形真空管道。
当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。
射入其中的电子就受到感应电场的持续作用而被不断加速。
思考2：
产生动生电动势的非静电力是什么提供的？
×
　×
　
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v
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f
f
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C
D
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×
×
　
×
　
×
v
_
_
_
+
+
+
f
C
D
w
二.电磁感应现象中的洛伦兹力
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×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
C
D
1.导体棒中自由电荷受到的洛伦兹力沿什么方向？
－
f1
v2
f2
v1
f
v
2.导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？洛伦兹力做功吗？
×
　×
　
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×
　
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×
v
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_
_
+
+
+
f
C
D
C
D
－
f1
v2
f2
v1
f
v
-
﹢
﹢
﹢
-
-
-
Ee
自由电荷不会一直运动下去。
当电场力等于洛伦兹力f1时，自由电荷不再定向运动。同时f2消失,电动势稳定。
3.导体棒的哪端电势比较高？
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　×
　
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×
　
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×
　
×
v
_
_
_
+
+
+
f
C
D
-
导体棒就是电源，如果外接用电器，则电流将从C端外流出，即C端电势高。
M
4.如果外接用电器，导体棒中电流即电源内部电流(即电动势的方向）是沿什么方向的？
由D指向C的。
5.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？
受向左的安培力作用
，需要外力。
F安
F外
M
洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。f1扮演了非静电力，做了多少功，就转化出了多少电能。
6.
能量是怎样转化的呢？
C
D
－
f1
f2
v2
v1
﹢
﹢
﹢
-
-
-
Ee
M
注：f2宏观表现为安培力，克服安培力做了多少功，就知道产生了多少电能。
动生电动势
感生电动势
特点
磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化
闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化
原因
由于S变化引起回路中?变化
由于B变化引起回路中?变化
非静电力是洛仑兹力的分力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势
变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势
方向
的来源
非静电力
楞次定律
楞次定律或右手定则
课堂小结
课堂训练
1.如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R＝99Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20㎝2，电阻为1Ω，磁感应强度以100T／s的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？
A
×
×
×
×
　×
×
×
×
×
　×
R2
V
B
R1
2.如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触，电阻R1＝3Ω，
R2＝6Ω，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。当AB向右以v＝5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、
R2的电流大小。
3.如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为(　　)
A．c―→a,2∶1
B．a―→c,2∶1
C．a―→c,1∶2
D．c―→a,1∶2
根据右手定则：电流方向该为N到M，即通过电阻为a到c.
E＝Blv
电动势变为2倍
R
B
r
P
M
N
a
Q
b
v
（1）a
1.5V
（2）0.1N
（3）0.1J
0.1J
4.如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和
P之间接有阻值为R＝
3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长L=0.5m，其电阻为r
＝1.0Ω
，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。
（1）a
b哪点电势高?
a
b两点间的电压多大？
（2）维持a
b做匀速运动的外力多大？
（3）a
b向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？
课后作业：
课后问题与练习
同步训练
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YOU!