电磁感应现象的两种情况共61页文档
4.5电磁感应现象的两类情况
Blv E 解析：由 E＝Blv 和 I＝R得：I＝ R .所以安培力 2l2v2 B2l2v B F＝BIl＝ P＝I2R＝ ，电阻上消耗的电热功率 R R ； 外力对 ab 做功的功率就等于回路产生的电热功率 ． 答案：A
电磁感应中的能量转化与守恒
(2011· 绵阳中学高二期末 )图中虚线为相邻两
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，
请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受
力示意图；
(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大
小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度 的大小；
(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的最
解析：(1)重力 mg，方向竖直向下；支撑力 FN， 方向垂直斜面向上；安培力 F，平行斜面向上． (2)当 ab 杆速度为 v 时，感应电动势 E＝BLv， 此时电路中电流． E BLv I＝ ＝ ， R R 2 2 BLv ab 杆所受安培力 F＝BIL＝ . R 根据牛顿运动定律，有 2 2 BLv ma＝mgsin θ－F＝mgsin θ－ ，
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力；
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧
的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻 R上产生的焦耳热Q1分别为多少？ (3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒 开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热 Q为多少？
解析：(1)初始时刻棒中感应电动势 E＝Lv0B.① E 棒中感应电流 I＝ ，② R 作用于棒上的安培力 F＝ILB.③ L2v0B2 联立①②③式，得 F＝ ， R 安培力方向：水平向左． (2)由功和能的关系得，安培力做功 1 W1＝Ep－ mv02. 2 1 电阻 R 上产生的焦耳热 Q1＝ mv02－Ep. 2 (3)由能量转化及平衡条件等，可判断：棒最终静止于初始位置， 1 整体过程中 R 上产生的焦耳热 Q＝ mv02. 2 B2L2v0 1 1 1 2 2 答案：(1) (2)Ep－ mv0 mv0 －Ep (3)初始位置 mv02 R 2 2 2
电磁感应现象的两类情况课件
电磁感应现象中的洛伦兹力
1.基本知识 (1)成因 导体棒做切割磁感线运动时，导体棒中的自由电荷随棒 一起定向运动，并因此受到洛伦兹力． (2)动生电动势：由于 导体运动 而产生的感应电动势． (3)动生电动势中的非静电力：与洛伦兹力 有关．
2．思考判断 (1)动生电动势产生的原因是导体内部的自由电荷受到 洛伦兹力的作用．(√) (2)感生电动势的大小由 E＝nΔΔΦt 求得，动生电动势的大 小可由 E＝Blv 求得．(√) (3)产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功．(×)
3．探究交流 如图 4－5－1 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，手电筒便可持续照明 3～5 分钟．
图 4－5－1 你能根据前面学过的有关电磁感应的知识解释这种手电 筒的工作原理吗？
电磁感应现象的两类情况
电磁感应现象中的感生电场
1.基本知识 (1)感生电场：磁场 变化 时在空间激发的一种电场，它 是由英国物理学家 麦克斯韦 提出的． (2)感生电动势：由 感生电场 产生的感应电动势，它的 方向与感生电场的方向 相同 ，与感应电流的方向相同 ． (3)感生电动势中的非静电力：就是感生电场 对自由电 荷的作用力．
图 4－5－4
A．恒力 F 在数值上等于 mgsin θ 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 【审题指导】 (1)由于导轨匀速上滑，所以导轨所受合 力为零． (2)根据能量守恒定律和功能关系可确定各力的做功情 况和焦耳热．
电磁感应现象的两类情况完整版课件
A．30mV C．0.3mV
B．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＝0.3mV。
二、电磁感应现象中的能量转化与守恒 1．电磁感应现象中的能量转化方式 (1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为 电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为 电阻的内能。
(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培 力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力 做多少功，就产生多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过 来的电能也将全部转化为电阻的内能。
2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路 (1)分析回路，分清电源和外电路。 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变 化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源， 其余部分相当于外电路。 (2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生 了转化。 (3)根据能量守恒列方程求解。
3．导体切割磁感线时的能量转化 当闭合电路的一部分导体切割磁感线时，回路中产生感 应电流，导体受到安培力的作用。安__培__力__阻碍导体的切割运 动，要维持匀速运动，外力必须__克__服__安__培__力__做__功_，因此产生 感应电流的过程就是__其__他__形__式___的能转变为电能的过程。
知识体系构建
考点题型设计
题型1 对感生电动势的理解及应用
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，现使磁感应强度从
电磁感应现象的两类情况 课件
通常由 E=Blvsin θ 计算,也可由
Φ
E=n t 计算
思考探究
动生电动势的产生与电路闭合还是断开有关吗?
答案:无关。无论电路闭合还是断开,只要有导体做切割磁感线
的运动,电路中就有动生电动势产生。
典题例解
【例 2】如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根
导轨每米的电阻为 r0=0.10 Ω,导轨的端点 P、Q 用电阻可以忽略的
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
感应电动势
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
电荷的电场力
导体中自由电荷所受洛伦兹
力沿导体方向的分力
处于变化磁场中
的线圈部分
做切割磁感线运动的导体
由楞次定律判断
Φ
由 E=n t 计算
通常由右手定则判断,也可由楞
Δ
,
Δ
=n
=
总
=
Δ
,q=
总Δ
Δ
Δt= ,即电荷量与磁通量的变化量成正
总
比,与磁通量的变化率无关。
案例探究
如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd,线圈平面与磁场
垂直。已知线圈的匝数 N=100,边长 ab=1.0 m、bc=0.5 m,电阻 r=2
Ω。磁感应强度 B 在 0~1 s 内从零均匀变化到 0.2 T。在 1~5 s 内从
Δ
答案:(1) 8
=
2 2
。
8
2 2
(2) 8
二、
电磁感应现象的两类情况
【想一想】 若导体棒垂直磁场一直运动下去，自由电荷是否也会 沿着导体棒一直运动下去？为什么？ 提示：不会。若导体棒一直运动下去，当导体棒内部 自由电荷在电场中所受电场力与洛伦兹力相等时，自 由电荷将不再运动。
一、感生电动势与动生电动势的比较
思考探究：
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，在圆板中部 有一个线圈，圆板四周固定着一圈带电的金属球，如 图所示。当线圈接通电源后，发现圆板转动起来，圆
5 电磁感应现象的两类情况
一、电磁感应现象中的感生电场
磁场 变 1.感生电场：英国物理学家麦克斯韦认为，_____ 化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不
同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。 感生电场 产生的感应电动势。 2.感生电动势：_________
自由电荷 3.感生电动势中的非静电力：感生电场对_________ 的作用。
法拉第电磁感应 定律求出感应电动势。 (2)根据_______________
闭合电路的欧姆 定律求出导线中的感应电流 (3)根据_______________ 大小。
【正确解答】选A。由于空间存在一个沿x轴正方向的 磁场，因此产生磁通量的有效面积为 1 圆bOc，根据楞
4
次定律可判断导线中的感应电流方向是a→c→b→a；
t
【补偿训练】1.如图所示，水平地面上方有正交的匀 强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向 垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位 置开始沿竖直平面的电磁场中由静止开始下落，下落 过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、 b落到地面的次序是( )
子不做功。
3.感生电动势与动生电动势的比较：
电磁感应现象的两类情况
电磁感应现象的两类情况一、电磁感应现象中的感生电场1．感生电场麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，它与静电场不同，不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场。
2．感生电动势由感生电场产生的感应电动势。
3．感生电动势中的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用。
4．感生电场的方向判断1．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。
2．感生电场的方向可由楞次定律判断。
如图4-5-1所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。
3．感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。
1、某空间出现了如图4-5-2所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是()A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场恒定不变D．沿BA方向磁场在迅速减弱2、(多选)下列说法中正确的是()A．感生电场由变化的磁场产生B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向3、如图4-5-3所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将()A．不变B．增加C．减少D．以上情况都可能4、如图2所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．若运动过程中小球带电荷量不变，那么()A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B．小球所受的磁场力一定不断增大C．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D．磁场力对小球一直不做功二、电磁感应现象中的洛伦兹力1．动生电动势由于导体切割磁感线运动而产生的感应电动势。
2．动生电动势中的“非静电力”自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。
电磁感应现象的两类情况
电磁感应现象的两类情况一、电磁感应现象中的感生电场常用电源的电动势是由非静电力移动电荷做功使电源两极分别带上异种电荷，电磁感应现象中的感应电动势又是怎样产生的呢？1、感生电场：右图所示，一个闭合电路静止于磁场中，当磁场由弱变强时，闭合电路中产生了感应电动势与感应电流，这时又是什么力相当于非静电力促使电荷发生定向移动的？变化的磁场在周围空间产生了电场——感生电场，导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流，导体中产生了感应电动势。
感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场是涡旋电场，电场线是闭合的，电场力相当于非静电力。
2、例题：阅读课本例题，回答下列问题：①真空室内的磁场由谁提供？当电磁铁的电流恒定时，真空室内的电子受力如何？ 磁场由电磁铁的电流提供；当电流恒定时，不能产生感生电场，故电子不受电场力作用。
②当电磁铁中通有图示方向均匀减小的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？磁场减弱，形成逆时针涡旋电场，电子受顺时针电场力，被加速。
③电磁铁中通有图示方向均匀增加的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？磁场增强，形成顺时针涡旋电场，电子受逆时针电场力，被加速。
二、洛伦兹力与动生电动势导体切割磁感线运动时，磁场没有变化，不能产生感生电场，其感应电动势又是如何产生的？思考与分析：右图所示，导体棒CD 在匀强磁场中运动：①为了方便，我们认为导体棒中的自由电荷为正电荷，那么导体棒中的正电荷所受洛伦兹力的方向如何？正电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？正电荷所受洛伦兹力方向沿导体棒向上，正电荷在纸面内向右运动的同时再向上运动。
②导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体两端产生电势差—动生电动势，形成电场，若导体棒匀速运动，当洛伦兹力与电场力相等时自由电荷不再沿导体棒向上运动。
③导体棒的那端电势比较高？C端电势高。
电磁感应现象的两类情况
则金属棒 ab 接入回路的 bc 部分切割磁感线产生的 感应电动势为： E＝Bv0 bc ＝Bv2 0ttan30° 在回路 bOc 中，回路总感应电动势具体由导体 bc 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为：E ＝E＝ 3Bv2 0t/3.
总
电磁感应的图象问题
例4 如图甲所示，矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中，磁感线
的方向与导线框所在平面垂直．规定磁场的正方向垂直纸面向里， 磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示，若规定顺时针方向
为感应电流i的正方向，下列i－t图(如图丙)中正确的是(
)
【答案】
D
五、既有 动生又有感生： B变化S也变化： E =nΔ(BS) /Δt
d
a
v
e
b
f
例题１： 如图所示，固定与水平面上的金属框cdef，处 在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无 摩擦滑动。此时abed构成一个边长L的正方形，棒电阻r， 其余电阻不计，开始时磁感应强度为B。 ⑴ 若以t=0时 起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量k，同时保持棒 静止，求棒中的感应电流？ ⑵ 若以t=0时起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定 速度v向右匀速运动，可使棒中不产生感应电流，则磁 感应强度应怎样随时间变化？
P
作用于杆的安培力 F =Bt l i
解得 F=3k2 l 2 t ／ 2r0 ， 代入数据为F=1.44×10 -3 N
v
Q
l
又解： 以 a 表示金属杆运动的加速度， 在t 时刻,金属杆与初始位置的距离 L=1/2×a t2 =18a v=a t=6a， 此时杆的速度 若磁场不变化，由于导体运动产生的动生电动势E1 E1 =Bt l v=kt l v=0.02 6×0.2×6a =0.144a (V) 这时，杆与导轨构成的回路的面积 S=Ll =3.6a ， 若导体不运动，由于磁场变化产生的感生电动势E2 E2 =SΔB/Δt= S×k = 3.6a ×0.02 = 0.072a (V) 回路中的感应电动势为两者之和（方向相同） E=E1+E2=SΔB/Δt + B2l v = 0.216a (V) L P R=2Lr =3.6 a 回路的总电阻 0 v l 回路中的感应电流 i =E/R=0.06 (A) Q 作用于杆的安培力 F=B2l i =0.12×0.2×0.06 =1.44 ×10 -3 N
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
电磁感应现象的两种情况
11、用道德的示范来造就一人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克