山东省泰安第一中学高中物理人教版选修3-2课件：4.5 电磁感应现象的两类情况(共21张)
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高中物理人教版选修3-2课件：4.5电磁感应现象的两类情况
-4-
5 电磁感应现象的两类情况
一 二
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHIDAOXUE
HONGNANTANJIU
D 当堂检测
ANGTANGJIANCE
练一练
如图所示,边长为 L 的正方形线圈与匀强磁场垂直, 磁感应强度为 B。当线圈按图示方向以速度 v 垂直 B 运动时,下列判断正确的是( ) A.线圈中无电流,φa=φb=φc=φd B.线圈中无电流,φa>φb=φd>φc C.线圈中有电流,φa=φb=φc=φd D.线圈中有电流,φa>φb=φd>φc
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5 电磁感应现象的两类情况
探究三
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHIDAOXUE
HONGNANTANJIU
D 当堂检测
ANGTANGJIANCE
探究一
探究二
名师精讲
1.产生 :如图所示,当磁场变化时,产生感生电场。感生电场的电场线是体中的自由电荷就会在电场 力作用下定向移动而产生感应电流。或者说导体中产生了感生电动势。
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5 电磁感应现象的两类情况
探究三
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X 新知导学 Z 重难探究
INZHIDAOXUE
HONGNANTANJIU
D 当堂检测
ANGTANGJIANCE
探究一
探究二
探究一对感生电动势的理解 问题导引
著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置 :一块绝缘圆板可绕其 中心的光滑轴自由转动,在圆板的中部有一个线圈,圆板的四周固定着一圈 带电的金属小球,如图所示。当线圈接通电源后,发现圆板转动起来。请思 考圆板转动起来的原因是什么 ?
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高二物理人教版选修3-2课件：第四章 5 电磁感应现象的两类情况
径 CD始终与MN 垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场 为止，下列结论正确的是( )
1 2 3
A.感应电流方向不变
B.CD段直导线始终不受安培力 C.感应电动势最大值Em＝Bav 1 D.感应电动势平均值 E ＝4πBav 解析 在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的 磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向始 终为逆时针方向，A正确.
例3
如图4所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可
在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿 导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的 电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：
图4
(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁
感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？ 解析 夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势
四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算
例4
长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平
面内以角速度ω做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为 B.求：
图5
(1)金属棒ab的平均速率；
解析 va＋vb 0＋ωl 1 金属棒 ab 的平均速率 v ＝ 2 ＝ 2 ＝2ωl
1 答案 2ωl
(2)a、b两端的电势差；
1 2 解析 a、b 两端的电势差：Uab＝E＝Bl v ＝2Bl ω
1 2 答案 2Bl ω
(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过
程中平均感应电动势多大？
解析 经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则： 12 12 1 2 ΔS＝2l θ＝2l ωΔt，ΔΦ＝BΔS＝2Bl ωΔt. 由法拉第电磁感应定律得： 1 2 Bl ωΔt 2 ΔΦ 1 2 E ＝ Δt ＝ Δt ＝2Bl ω. 1 2 1 2 答案 2Bl ωΔt 2Bl ω
1 2 3
A.感应电流方向不变
B.CD段直导线始终不受安培力 C.感应电动势最大值Em＝Bav 1 D.感应电动势平均值 E ＝4πBav 解析 在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的 磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向始 终为逆时针方向，A正确.
例3
如图4所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可
在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿 导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的 电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：
图4
(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁
感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？ 解析 夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势
四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算
例4
长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平
面内以角速度ω做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为 B.求：
图5
(1)金属棒ab的平均速率；
解析 va＋vb 0＋ωl 1 金属棒 ab 的平均速率 v ＝ 2 ＝ 2 ＝2ωl
1 答案 2ωl
(2)a、b两端的电势差；
1 2 解析 a、b 两端的电势差：Uab＝E＝Bl v ＝2Bl ω
1 2 答案 2Bl ω
(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过
程中平均感应电动势多大？
解析 经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则： 12 12 1 2 ΔS＝2l θ＝2l ωΔt，ΔΦ＝BΔS＝2Bl ωΔt. 由法拉第电磁感应定律得： 1 2 Bl ωΔt 2 ΔΦ 1 2 E ＝ Δt ＝ Δt ＝2Bl ω. 1 2 1 2 答案 2Bl ωΔt 2Bl ω
高中物理(人教版·选修3-2)配套课件 第4章 第5节电磁感应现象的两类情况
• (2)感生电场是电场的一种形式，是客观存在的一种特殊物质。
...
• (3)感生电场可用电场线形象描述，但感生电场的电场线是闭合曲线， 所以感生电场又称为涡旋电场。这一点与静电场不同，静电场的电场 线不闭合。
• (4)感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转。
...
• 如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有 一带负电的静止小球，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．30mV
B．3mV
• C．0.3mV
D．0.03mV
• 答案：C
• 解析：鸽子两翅展开可达30cm左右，所以E＝BLv＝0.5×10－ 4×0.3×20V＝0.3Байду номын сангаасV。
• 二、电磁感应现象中的能量转化与守恒
...
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-2
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
...
第四章
电磁感应
...
第四章
第五节 电磁感应现象的两类情况
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理 4 重点难点突破
...
5 课堂知识构建
6 考点题型设计
7 易错案例剖析 8 课时作业
...
学习目标定位
...
了解电磁感应两种情况下电动势的产 ※
生机理 能够运用电磁感应规律熟练解决相关 ※※ 问题
...
课堂情景切入
• 在种电是磁磁感场应不现变象，中导，体引运起动磁引通起量磁变通化量的变原化因而不产同生，感一应. .般电. 分动为势两，种如：下一图
甲所示；另一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量变化而产生感 应电动势，如下图乙所示。请探究一下它们产生感应电动势的机理。
...
• (3)感生电场可用电场线形象描述，但感生电场的电场线是闭合曲线， 所以感生电场又称为涡旋电场。这一点与静电场不同，静电场的电场 线不闭合。
• (4)感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转。
...
• 如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有 一带负电的静止小球，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．30mV
B．3mV
• C．0.3mV
D．0.03mV
• 答案：C
• 解析：鸽子两翅展开可达30cm左右，所以E＝BLv＝0.5×10－ 4×0.3×20V＝0.3Байду номын сангаасV。
• 二、电磁感应现象中的能量转化与守恒
...
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-2
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
...
第四章
电磁感应
...
第四章
第五节 电磁感应现象的两类情况
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理 4 重点难点突破
...
5 课堂知识构建
6 考点题型设计
7 易错案例剖析 8 课时作业
...
学习目标定位
...
了解电磁感应两种情况下电动势的产 ※
生机理 能够运用电磁感应规律熟练解决相关 ※※ 问题
...
课堂情景切入
• 在种电是磁磁感场应不现变象，中导，体引运起动磁引通起量磁变通化量的变原化因而不产同生，感一应. .般电. 分动为势两，种如：下一图
甲所示；另一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量变化而产生感 应电动势，如下图乙所示。请探究一下它们产生感应电动势的机理。
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PPT)
产生感应电流（感生电动势）
感生电动势的非 静电力是感生电 场对电荷的作用 力。
感生电场的方向类 似感应电流方向的 判定----安培定则
实际应用
电子感应加速器
竖直向上
逆 穿过真空室内磁场的方向 时 针 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 顺 时 由感生电场引起的磁场方 针 向如何 向下
而拉力 F 等于棒 ad 所受的安培力，即 mg＝BIl1
其中 B＝ΔΔBt ·t
②
感应电流由变化的磁场产生 I＝ER＝ΔΔΦt ·R1＝ΔΔBt ·lR1l2
①
③
所以由上述三式联立可得 t＝ml12gl2R·ΔΔBt ·ΔΔBt ＝10s
• 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导 体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于 变化率是定值，因此E、I均为恒量。
• 但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据 力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。
题型2 对动生电动势的理解及应用
如图 1，在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根足够长的平行 光滑金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L。一质量为 m 的导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
化率均匀地增大，求经过多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
B B t t
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL 即：mg＝BIL G
楞次定律判感应电流的方向 左手定则判安培力的方向
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL
G
感生电动势的非 静电力是感生电 场对电荷的作用 力。
感生电场的方向类 似感应电流方向的 判定----安培定则
实际应用
电子感应加速器
竖直向上
逆 穿过真空室内磁场的方向 时 针 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 顺 时 由感生电场引起的磁场方 针 向如何 向下
而拉力 F 等于棒 ad 所受的安培力，即 mg＝BIl1
其中 B＝ΔΔBt ·t
②
感应电流由变化的磁场产生 I＝ER＝ΔΔΦt ·R1＝ΔΔBt ·lR1l2
①
③
所以由上述三式联立可得 t＝ml12gl2R·ΔΔBt ·ΔΔBt ＝10s
• 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导 体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于 变化率是定值，因此E、I均为恒量。
• 但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据 力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。
题型2 对动生电动势的理解及应用
如图 1，在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根足够长的平行 光滑金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L。一质量为 m 的导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
化率均匀地增大，求经过多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
B B t t
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL 即：mg＝BIL G
楞次定律判感应电流的方向 左手定则判安培力的方向
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL
G
高中物理(人教版)选修3-2教学课件：第四章 5 电磁感应现象的两类情况
一、
电磁感应中的感生电场
知识精要 19 世纪 60 年代,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁理论中指 出:变化的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫感生电场。 1.感生电场是一种涡旋电场,电场线是闭合的。 2.感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关。 3.感生电场的方向可根据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应 电流的方向判定(即感生电场的方向与感应电流的方向相同)。 思考探究 感生电场与静电场有何区别? 答案:感生电场的电场线是闭合曲线,是无源场,没有电势概念; 静电场的电场线是不闭合的,都发自正电荷(或无穷远),终止于无穷 远(或负电荷),有电势。
A.0
B. qkr2
������
1 2
C.2qkπr2
D.qkπr2
解析:设圆环所在回路感应电动势为 E,则由法拉第电磁感应定 律得 E= Δ������ =
答案:D
为 W=qE=qkπr2,故选项 D 正确。
Δ������������ 2,小球运动一周,感应电场对小球做功大小 =kS=k π r Δ������
二、
动生电动势
知识精要 1.动生电动势
由于导体棒做切割磁感线的运动,而在导体棒两端产生的感应 电动势,叫作动生电动势。如图所示,当导体棒 CD 在磁场中做切割 磁感线运动时,CD 间就会产生感应电动势。
2.感应电动势与动生电动势的对比 感应电动势 产生原因 移动电荷 的非静 电力 回路中相 当于电源 的部分 方向判断 方法 大小计算 方法 磁场的变化 感生电场对自由 电荷的电场力 处于变化磁场中 的线圈部分 由楞次定律判断 由 E=n ������t 计算
激趣诱思
如图所示是环保型手电筒(内由磁铁和线圈组成)的外形。环保 型手电筒不需要任何化学电池作为电源,不会造成由废电池引起的 环境污染。使用时只要将它来回摇晃 30 秒钟,手电简便可持续照明 3~5 分钟。
高二物理人教版选修3-2同步课件：4-5 电磁感应现象的两类情况
如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨 ab、cd 的间距 L1＝0.5m，金属棒 ad 与导轨左端 bc 的距离 L2＝ 0.8m，整个闭合回路的电阻为 R＝0.2Ω，匀强磁场的方向 竖直向下穿过整个回路．ad 杆通过细绳跨过定滑轮接一 个质量为 m＝0.04kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁感应 ΔB 强度从零开始以 ＝0.2T/s 的变化率均匀地增大， 求经过 Δt 多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
电磁感应现象中的感生电场
1.感生电场 (1)产生 英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：
变化 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，我们把它叫做感生电场．
(2)特点 感生电场线与磁场方向 垂直． 感生电场的强弱与磁 感应强度的 变化率 有关．
2．感生电动势 (1)感生电场的作用 感生电场对自由电荷的作用就相当于电源内部的非静 电力． (2)感生电动势 磁场变化时， 感应电动势是由 感生电场 也叫感生电动势． 产生的， 它
答案：A
(2011· 金华十校高二期末)如图所示，等腰梯形内分布 着垂直纸面向外的匀强磁场，它的底边在 x 轴上且长为 3L，高为 L， 底角为 45° .有一边长也为 L 的正方形导线框 沿 x 轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在 t＝0 时 刻恰好位于如图所示的位置． 若以顺时针方向为导线框中 电流正方向， 在下面四幅图中能正确表示导线框中电流和 位移关系的是( )
解析：在第 1s 内，由楞次定律可判定电流为正，其产 ΔΦ1 ΔB1 生的感应电动势 E1＝ ＝ S；在第 2s 和第 3s 内，磁 Δt1 Δt1 场 B 不变化，线圈中无感应电流；在第 4s 和第 5s 内，B 减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动 ΔΦ2 ΔB2S 势 E2＝ ＝ ， ΔB1＝ΔB2， 2＝2Δt1， E1＝2E2， 由 Δt 故 Δt2 Δt2 由此可知，A 项正确．
人教版高二物理选修3-2------4.5电磁感应现象的两类情况PPT课件
导体切割磁感线产生的电动势的大小与哪些因素有关?
磁感应强度、导体棒运动速度、导体棒的长度
它是通过什么力做功将其它形式的能转化为电能的?
是由于洛伦兹力对电荷做功
××
运动的导体CD就是一个电源，C为正极 ,正电荷受到洛伦兹力的作用,从D端搬 到C端,洛伦兹力就相当于电源中的非静
× F洛× ×L ×
×F电×
R1R2 64
UabIR12.4V 或 U abEIR 22.4V
总结：
感生电动势在电路中的作用就是电源，其电路就是 内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电.
• 感应电场（也叫感生电场）是产生感应电流或感 应电动势的原因,感应电场的方向同样可由楞次定 律判断.
二、洛伦兹力与动生电动势 如图，导体棒CD在匀强磁场中运动。 ×C × ×
qU L开qvBU开BLv
3、导体棒哪端的电势比较高？ 据右手定则，C端电势高
4、如果用导线把C、D两端连到磁场外的用电器上，导体 棒中的电流是沿什么方向？ D到C
以上讨论不考虑自由电荷的热运动。
导体切割磁感线时也会产生电动势,该电动势产生的机理 是什么?
是由于导体棒中自由电子受到洛伦兹力而形成的
×
C×
×
×
× ×
×V
×
电力.
×× ××
× × D× ×
产生的动生电动势就是
×
×
×
C
×
EW洛FLqvBLBLv qq q
× F洛× ×L ×
××
× ×V
与法拉第电磁感应定律得到的结果一致×. F电× × ×
归纳
×× ××
1、一段导体切割磁感线运动时相当于一 个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PPT)
律判断
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
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• 3．感生电动势与动生电动势的对比
产生原因 移动电荷的非静 电力 回路中相当于电 源的部分
方向判断方法
大小计算方法
感生电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷 导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体
的电场力
方向的分力
处于变化磁场中的线 圈部分
做切割磁感线运动的导体
通常由右手定则判断，也可由楞次定 由楞次定律判断
〔变式 2〕两根和水平方向成 α 角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电
阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一
根质量为 m 的金属杆从轨道上由静止滑下，足够长的时间后，金属杆速度趋于
一个最大速度 vm，则 A．如果 B 增大，vm 将变大 B．如果 α 变大，vm 将变大 C．如果 R 变大，vm 将变大 D．如果 m 变小，vm 将变大
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
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• 3．感生电动势与动生电动势的对比
产生原因 移动电荷的非静 电力 回路中相当于电 源的部分
方向判断方法
大小计算方法
感生电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷 导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体
的电场力
方向的分力
处于变化磁场中的线 圈部分
做切割磁感线运动的导体
通常由右手定则判断，也可由楞次定 由楞次定律判断
〔变式 2〕两根和水平方向成 α 角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电
阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一
根质量为 m 的金属杆从轨道上由静止滑下，足够长的时间后，金属杆速度趋于
一个最大速度 vm，则 A．如果 B 增大，vm 将变大 B．如果 α 变大，vm 将变大 C．如果 R 变大，vm 将变大 D．如果 m 变小，vm 将变大