2015-2016学年4.5《电磁感应现象的两种情况》 课件
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电磁感应现象的两类情况 课件
解析 (2)3 s 内回路中磁通量的变化量 ΔΦ＝BS－0＝0.2×12×15×5 3 Wb＝152 3 Wb
3 s 内电路产生的平均感应电动势为：
15 3
E＝ΔΔΦt ＝
2 3
V＝52 3 V.
答案 (1)5 3 m 5 3 V 1.06 A
(2)152 3 Wb
5 2
3V
图5
四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算
2.E＝Blv 是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式. (1)当 v 为平均速度时，E 为 平均 感应电动势. (2)当 v 为瞬时速度时，E 为 瞬时 感应电动势.
3.当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的 代数和 .两者在方向相同 时 相加 ，方向相反时 相减 .(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向)
一、对感生电场的理解
例 1 某空间出现了如图 3 所示的一组闭合的电场线，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 方向磁场在迅速增强 磁场产 生电场
楞次定律
图3
四指环绕方向即为 感应电场的方向
二、动生电动势的理解与应用
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 6 所示，磁感应强度为 B.求：
(1)ab 棒的平均速率.
(2)ab 两端的电势差.
图6
(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 (1)ab 棒的平均速率 v ＝va＋2 vb＝0＋2ωl＝12ωl (2)ab 两端的电势差：E＝Bl v ＝12Bl2ω
4.5电磁感应现象的两类情况ppt课件
4.5电磁感应现象的两类情况 -----------------
1
复习巩固：
思考1： 从功、能方面来看电源的作用是什么？
作用：从功、能方面来看，由于非静电力克服 电场力做功；从而将其他形式的能转化为电势 能。
+ 正极
F电
F非 +
负极
电源
对于干电池：
F非：是化学作用； 能量转化：E化 E电
如图：假设在电源正、负极之间连一根导线.
感生电场线
6
一、感生电场和感生电动势 3、感生电场的方向： 判断方法：类似感应电流的判断方法（右手定则）；
（注意：感生电场的电场线是闭合曲线与静电场 的电场线不同。）
磁Байду номын сангаас变强 B
I
金属圆环
感生电场线
7
4、感生电动势中的非静电力：
是感生电场对自由电荷的作用力。
5、感生电动势中的能量转化：
E其化
E电
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。
R
M
× × × ×× × × × ×× × × L× ×× V × × × ×× × × × ××
N
15
课堂总结 感应电动势：
感生电动势 动生电动势
感生电动势和 动生电动势
2、感生电场:由变化的磁场激发的电场. 3、感生电动势:由感生电场产生的感应
18
例2、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A附近往复运动 D、仍然保持静止状态
F
19
• 例3、有一面积为S=100cm2 的金属环，电阻为R=0.1Ω如左图所示，环中磁场变化规律 如右图所示，且方向垂直环向里，在t1和t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过 金属环的电荷量为多少？
1
复习巩固：
思考1： 从功、能方面来看电源的作用是什么？
作用：从功、能方面来看，由于非静电力克服 电场力做功；从而将其他形式的能转化为电势 能。
+ 正极
F电
F非 +
负极
电源
对于干电池：
F非：是化学作用； 能量转化：E化 E电
如图：假设在电源正、负极之间连一根导线.
感生电场线
6
一、感生电场和感生电动势 3、感生电场的方向： 判断方法：类似感应电流的判断方法（右手定则）；
（注意：感生电场的电场线是闭合曲线与静电场 的电场线不同。）
磁Байду номын сангаас变强 B
I
金属圆环
感生电场线
7
4、感生电动势中的非静电力：
是感生电场对自由电荷的作用力。
5、感生电动势中的能量转化：
E其化
E电
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。
R
M
× × × ×× × × × ×× × × L× ×× V × × × ×× × × × ××
N
15
课堂总结 感应电动势：
感生电动势 动生电动势
感生电动势和 动生电动势
2、感生电场:由变化的磁场激发的电场. 3、感生电动势:由感生电场产生的感应
18
例2、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A附近往复运动 D、仍然保持静止状态
F
19
• 例3、有一面积为S=100cm2 的金属环，电阻为R=0.1Ω如左图所示，环中磁场变化规律 如右图所示，且方向垂直环向里，在t1和t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过 金属环的电荷量为多少？
电磁感应现象的两类情况 课件
线圈平面，先后两次将线圈从同一位置匀速地
拉出有界磁场，第一次拉出时速度为 v1＝v0， 图 4-5-8 第二次拉出时速度为 v2＝2v0，前后两次拉出线圈的过程中，下
列说法错误的是
()
A．线圈中感应电流之比是 1∶2
B．线圈中产生的热量之比是 2∶1
C．沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为 1∶2
(3)导体棒受到的安培力
F＝BIl＝(B0＋kx)Il＝0.4(1＋x) 安培力随位置线性变化，则安培力做功
WF＝12[B0＋(B0＋kx)]Ilx
代入数据得 WF＝1.6 J。
答案：(1)2 A
2 (2)3 m/s
(3)1.6 J
电磁感应现象中的能量转化与守恒
电磁感应现象中的能量转化 (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。
而电阻 R 上产生的热量为 QR＝R＋R r Q 总
代入数据解得 QR＝3.5 J。 答案：(1)6 m/s (2)3.5 J
图456
(1)回路中的电流； (2)金属棒在 x＝2 m 处的速度； (3)金属棒从 x＝0 运动到 x＝2 m 过程中安培力做功的大小。 解析：(1)电阻上消耗的功率不变，即回路电流不变，在 x＝0 处有 E＝B0lv0＝0.4 V，I＝R＋E r＝2 A。 (2)由题意，磁感应强度 B＝B0＋kx 考虑到电流恒定，在 x＝2 m 处有BR0＋lvr0＝B0R＋＋kxrlv 得 v＝23 m/s。
电磁感应现象的两类情况 课件
F的方向竖直向下．在力F的作用下，自由电子沿导体
向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现
过剩的正电荷．结果使导体上端D的电势高于下端C的电势， 出现由D指向C的静电场．此电场对电子的作用力F′是向上
的，与洛伦兹力的方向相反．随着导体两端正、负电荷的
积累，场强不断增强，当作用在自由电子上的静电力F′与 洛伦兹力F互相平衡时，DC两端便产生了一个稳定的电势 差．如果用另外的导线把CD两端连接起来，由于D端电势比 C端高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针
1．动生电动势原因分析．
导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生动生电动势， 它是由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的．
如下图甲所示，一条直导线CD在匀强磁场B中以速度v 向右运动，并且导线CD与B、v的方向垂直．由于导体中的自 由电子随导体一起以速度v运动，因此每个电子受到的洛伦 兹力为F＝evB.
有：
FN＝mgcos θ Ff＝μmgcos θ B2L2v
由①②③可得：F 安＝ R .
以 ab 为研究对象，根据牛顿第二定律应有： mgsin θ－μmgcos
θ－B2LR2v＝ma；
ab 做加速度减小的变加速运动，当 a＝0 时速度达最大．因此，
ab 达到 vm 时应有： mgsin θ－μmgcos θ－B2LR2v＝0④
的洛伦兹力 F＝Fe洛＝vB，
于是，动生电动势就是：E＝Fl＝Blv.
上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致． 2．动生电动势与感生电动势的区别． (1)相当于电源的部分不同． 由于导体运动而产生电动势时，运动部分的导体相当 于电源，而由于磁场变化产生感应电动势时，磁场穿过的线 圈部分相当于电源．
(2)方向．
电磁感应现象的两类情况-ppt课件
的磁___通__量__发生变化，就会产生_ 感应电动势_；如果电路闭合，
电路中就有_感__应__电__流__。
4.感应电动势的表达式： (1)若回路中的磁场和面积变化引起磁通量的变化，则
E=_______；
(2)若一部分导体在匀强磁场中做垂直切割磁感线运动，
则E=B__lv__。
一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场：磁场变 1.对感生电场的理解：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)感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路)中 感应电流的方向确定。
减小， 1~2 s安培力为反向增大， 2~3 s为正向减小， 3~4 s
为反向增大，如图所示。
答案： 0.2 F-t图像见标准解答
【名师点评】 解答本类型问题时，一些同学往往不理解图像 的意义，对图像的变化判断错误。如本题中在画图像时一些 同学没有考虑到磁感应强度的变化，误认为安培力是恒力，
得到错解： E= =0.02 V，I=0.2 A，F= BIL=0.04 N， 得 出图像如图所示。
⑤
(2)设撤去外力时棒的速度为v，则由运动学公式得：
v2=2ax
⑥
由动能定理得，棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为：
W=0-
⑦
由功能关系知，撤去外力后回路中产生的焦耳热为：
Q2=-W
⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得： Q2=1.8 J
⑨
(3)因为撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比为：
Q1 ∶Q2=2∶1
电磁感应图像问题的解决方法 1.明确图像的种类，是B-t图像， Φ-t图像，或者E-t图像还是 I-t图像。 2.分析电磁感应的具体过程。 3.用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 4.结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律 写出函数关系式。 5.根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距 等。
电路中就有_感__应__电__流__。
4.感应电动势的表达式： (1)若回路中的磁场和面积变化引起磁通量的变化，则
E=_______；
(2)若一部分导体在匀强磁场中做垂直切割磁感线运动，
则E=B__lv__。
一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场：磁场变 1.对感生电场的理解：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)感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路)中 感应电流的方向确定。
减小， 1~2 s安培力为反向增大， 2~3 s为正向减小， 3~4 s
为反向增大，如图所示。
答案： 0.2 F-t图像见标准解答
【名师点评】 解答本类型问题时，一些同学往往不理解图像 的意义，对图像的变化判断错误。如本题中在画图像时一些 同学没有考虑到磁感应强度的变化，误认为安培力是恒力，
得到错解： E= =0.02 V，I=0.2 A，F= BIL=0.04 N， 得 出图像如图所示。
⑤
(2)设撤去外力时棒的速度为v，则由运动学公式得：
v2=2ax
⑥
由动能定理得，棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为：
W=0-
⑦
由功能关系知，撤去外力后回路中产生的焦耳热为：
Q2=-W
⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得： Q2=1.8 J
⑨
(3)因为撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比为：
Q1 ∶Q2=2∶1
电磁感应图像问题的解决方法 1.明确图像的种类，是B-t图像， Φ-t图像，或者E-t图像还是 I-t图像。 2.分析电磁感应的具体过程。 3.用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 4.结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律 写出函数关系式。 5.根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距 等。
电磁感应现象的两类情况 课件
次定律判断
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、
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 课件
(2)在 t＝T4到 t＝T2和在 t＝34T到 t＝T 时间内，环中的感应电 动势 E2＝0
在 t＝T2到 t＝34T时间内，环中的感应电动势 E3＝4ΦT 0 由欧姆定律可知在 t＝T2到 t＝34T时间内，环中的电流为 I3＝4TΦR0
在 t＝0 到 t＝2T 时间内金属环所产生的电热 Q＝2(I21Rt1＋I23 Rt3)，其中 t1＝T4，t2＝T4
(1)求 PQ 棒刚开始运动时，回路产生的电流大小． (2)若棒MN脱离导轨时的速度大小为—v0，则回路中产生的
4 焦耳热是多少？
图 1－5－6
解析：(1)由法拉第电磁感应定律，棒 PQ 产生的电动势 E＝Blv0 则回路产生的电流大小 I＝B2lRv0. (2)棒 PQ 和 MN 在运动过程中始终受到等大反向的安培力， 系统的动量守恒，得 mv0＝mv1＋2m·v40 由能量守恒定律，回路中产生的焦耳热为
Q＝12mv20－12mv21－12·2m·v402 解得 Q＝156mv20. 答案：见解析
题型1
公式E＝
ΔΦ
ΔT
的理解
【例题】一电阻为 R 的金属圆环，放在匀强磁场中，磁场
与圆环所在平面垂直，如图 1－5－8 甲所示．已知通过圆环的
磁通量随时间 t 的变化关系如图乙所示，图中的最大磁通量Φ0
和变化周期 T 都是已知量，求：
【例题】如图 1－5－4 所示，有一夹角为θ的金属角架，角
架所围区域内存在匀强磁场，磁场的磁感应强度为 B，方向与
角架所在平面垂直．一段直导线 ab，从角顶 c 贴着角架以速度
v 向右匀速运动，求：
(1)t 时刻角架的瞬时感应电动势．
(2)t 时间内角架的平均感应电动
势是多少？
4.5电磁感应现象的两类情况课件
• (1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每 秒增量为k，同时保持棒静止．求棒中的感生 电流．在图上标出感生电流的方向． • (2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t＝ t1时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？ • (3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当 棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中 不产生感生电流．则磁感应强度应怎样随时间 变化(写出B与t的关系式)?
－4
N
由左手定则知方向向右． 答案：1.44×10－4 N，方向向右
• 【题后总结】该类题目中既有感生电动势，又 有动生电动势，解题时应做正确的过程分析， 分清此过程是感生过程还是切割过程，用相应 的知识计算回路中的感应电动势，再结合电路 力学、能量等知识联立求解此类问题．
• 【针对训练】 3.如图所示，固定在水平桌 面上的金属框架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adcb构成一个边长为l的正方形， 棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时 磁感应强度为B0.
E BLv 解析：感应电动势为 BLv，感应电流 I＝R＝ R ，大小与
2 2 2 2 2 L ′ B L L′ B L v 2 速度成正比， 产生的热量 Q＝I Rt＝ R ·v ＝ R v， B、
L、L′、R 是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比．通 BLv L′ BLL′ 过任一截面的电荷量 q＝I· t＝ R ·v ＝ R 与速度无关， 所 以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为 1∶1.
2．感生电动势的产生 (1)磁场变化时，感应电动势的成因 感生电场驱 磁场 激发感 产生感应 ―→ ―→ 动自由电荷 ―→ 变化 生电场 电动势 定向移动 (2)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．
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宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球 放在槽中，让它获得一初速度 v0，与此同时，有一变化的磁 场竖直向下穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应 强度的大小跟时间成正比增大，设小球在运动过程中所带电 荷量不变，则 ( B ) A. 小球受到的向心力大小不变 B. 小球受到的向心力大小不断增加 C. 洛伦兹力对小球做了功 D. 小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
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?
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?
观察变化磁场产生电场，使圆形线圈中灯泡发光
(1) 定义：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电
观察闭合电路导体棒移动，回路中产生电动势， 了解动生电动势的本质。
1. 自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导
体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，
可以认为导体中的自由电荷是正电荷。
× × × × × × × × × ×
C× F洛×
× ×
× ×
导体中自由电荷(正电荷)具 有水平方向的速度，由左手定则 可判断受到沿棒向上的洛伦兹力 作用，其合运动是斜向上的。
解析：金属棒 ab 沿导轨匀速上滑，合外力为零，恒力 F 在 数值上等于重力沿导轨方向的分力与安培力之和，故 A 错； 动能不变，拉力做功等于克服重力和安培力做功，克服重力 做的功等于重力势能的增加，克服安培力做的功最终转化为 电阻 R上释放的焦耳热，故 B 错；恒力与重力的合力对金属
棒做的功等于克服安培力做的功，大小等于电阻 R 上释放的
观察变化电场使铝环从铁芯中跳出
哪些办法可以使电路中产生感应电动势？
(1) S 不变，B 变化
线圈 B 相当 于电源
(2) B 不变，S 变化
导体棒 AB 相当于电源
B
A B
开关闭合，改变滑动片的位置
A
导体切割磁感线
1. 电路中电动势的作用是某种非静 电力对自由电荷的作用。 2. 每一个电动势都对应有一种非静
焦耳热，C 对 D 错。
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
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， 非静电力是感生电场力， 由洛仑兹力对运动电荷作用 由感生电场力对电荷做功 而产生电动势 而产生电动势
阻不计，设导轨足够长。整个装置处在垂直导轨竖直向
下的匀强磁场手中，磁感 应强度为B，当直导体棒受到 时一个垂直导轨水平向右的恒力F作用由静止开始在导 轨上向向右运动时，试确定直导体棒的运动情况及其最 大速度 vm
M F
N
电磁感应现象中的功能分析 5、位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd，ab长 L1=1.0m，是水平的，bd长L2＝0.5m，线框的质量 m＝0.2kg，电阻R＝2Ω，其下方有一匀强磁场区域， 该区域的上、下边界PP′和QQ′均与ab平行，两边界 间距为H，H＞L，磁场的磁感应强度B=1.0T，方向 与线框平面垂直，令线框的dc边从离磁场上边界的 距离为h＝0.7 m处自由下落，已知线框的dc边进入 磁场后，ab边到达PP′之前的某一时刻线框的速度已 达到这一阶段的最大值，问从线框开始下落到dc边 刚刚到达磁场区域下边界QQ′ 的过程中，磁场作用于线框的安培力 做的总功是多少？
× × ×
M × I
v
× × ×
× ×
D×
1. 由于导体的运动 ( 切割磁感线 ) 而产生的感应电动
势叫动生电动势。
2. 动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力。
注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力 始终不做功。
2. 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
2. 如图甲所示，金属棒 ab 长 L = 0.4 m ，电阻大小
为 1 Ω ，自 t = 0开始从导轨最左以 v = 1 m/s 向右匀
速运动，B 随 t 变化关系如图乙，则 ( 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
答案：开始的四分之一周期内，oa、ob中的感应电动势方向 相同，大小应相加；第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通 量不变，因此感应电动势为零；第三个四分之一周期内感应 电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反；第四 个四分之一周期内感应电动势又为零。感应电动势的最大值 为Em=BR2ω ，周期为T=2π /ω
导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小。
2、如图所示用带有绝缘外皮的导线制成一个圆环,换 内有用完全相同的导线折成的一个圆内接正四边形, 把它们放在一均匀变化的磁场中,一直圆环中产生的 感应电流为 2/2 mA,试求内接正四边形中产生的感应 电流为多大?
答案：1/2mA
电磁感应现象中的力学分析
3、如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质
量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ ,它 们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R.从 t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的 匀强磁场B=kt,（k>0）那么在t = 时,金
属棒开始。
4、如图所示,在宽为L的水平平行光滑导轨上垂直导轨放 置一根直导体棒MN,在导轨的左连接一个电阻R，其他电
解：(1)重力 mg，方向竖直向下；支持力 FN，方向垂直斜面向上；安培力 F， 平行斜面向上，如图所示。 (2)当 ab 杆速度为 v 时，感应电动势 E＝BLv， E BLv 此时电路中电流 I＝R＝ R B2L2v ab 杆所受安培力 F＝BIL＝ R
B2L2v ab 杆所受安培力 F＝BIL＝ R B2L2v 根据牛顿运动定律，有 ma＝mgsinθ －F＝mgsinθ － R B2L2v 解得 a＝gsinθ － mR 。 mgRsinθ B2L2v (3)当 R ＝mgsinθ 时，ab 杆达到最大速度 vm，vm＝ 。 B2L2
1．知道感生电场。 2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
首先通过观察交流电作用下，铝环从铁芯中跳出，让学生分析其原
理，引入新课，然后回顾恒定电流中电动势的概念以及非静电力的特点。
观察套在铁芯上的圆形线圈中灯泡发光，分析得到变化的磁场周围存在 电场，得出非静电力的来源，并结合感生电场和感生电动势在生活中的 应用。接着利用闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电动势和感应电 流，通过分析导体棒内部电荷的受力特点和运动状态分析，得出动生电 动势的概念和非静电力的来源。最后通过感生电动势和动生电动势的比 较，得出感应电动势之间的联系和区别，并通过例题使学生对两个感应
电磁感应现象中的图象分析
7、如图所示，xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直 于纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度均为B， 一个围成四分之一圆形的导体环oab，其圆心在原点 o，半径为R，开始时在第一象限。从t=0起绕o点以 角速度ω 逆时针匀速转动。试画出环内感应电动势E 随时间t而变的函数图象（以顺时针电动势为正）。
3. 导体棒的哪端电势比较高?
×
× × × × ×
C×
× × ×
× ×
C 端电势高
× × × ×
v
× × ×
D×
4. 如果用导线把 C、D 两端连到磁场外的一个用电器上，导 体棒中电流是沿什么方向的?
× × × ×
C×
× × ×
× ×
导体棒中电流是由 D 指向 C 的。此时导体棒可以看作是 一个电源，导体棒切割磁感线 产生了动生电动势。
电动势进行比较应用。
在新课前，首先复习了电动势的理解和非静电力的概念，再利用视 频和动画的形式，让学生直观了解电荷的受力和运动情况，得出感应电 动势中非静电力的来源，让学生对比了解感生电动势和动生电动势的区 别。但是又通过表格的形式，让学生整体把握两种感应电动势的特点，
最后通过例题，让学生对两种感应电动势的产生有更广泛的理解。
楞次定律或右手定则 楞次定律
一、感生电场与感生电动势 二、洛伦兹力与动生电动势 动生电动势的大小：E = BLv
1. 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 2mgR 向上 运动，速度大小为______ 不动，则 ab 杆应向_______ B 2 L2 ， 2mg 。 作用于 ab 杆上的外力大小是________
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电磁感应现象中的电路分析 1 、如图所示，在宽为 0.5 m 的平行导轨上垂直导轨
放置一个有效电阻为r＝0.6 Ω的导体棒，在导轨的
两端分别连接两个电阻 R1 ＝ 4 Ω、 R2 ＝ 6 Ω，其他 电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场 中，如图所示，磁感应强度 B ＝ 0.1 T 。当直导 体 棒在导轨上以 v ＝ 6 m/s 的速度向右运动时，求：直
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?
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?
观察变化磁场产生电场，使圆形线圈中灯泡发光
(1) 定义：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电
观察闭合电路导体棒移动，回路中产生电动势， 了解动生电动势的本质。
1. 自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导
体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，
可以认为导体中的自由电荷是正电荷。
× × × × × × × × × ×
C× F洛×
× ×
× ×
导体中自由电荷(正电荷)具 有水平方向的速度，由左手定则 可判断受到沿棒向上的洛伦兹力 作用，其合运动是斜向上的。
解析：金属棒 ab 沿导轨匀速上滑，合外力为零，恒力 F 在 数值上等于重力沿导轨方向的分力与安培力之和，故 A 错； 动能不变，拉力做功等于克服重力和安培力做功，克服重力 做的功等于重力势能的增加，克服安培力做的功最终转化为 电阻 R上释放的焦耳热，故 B 错；恒力与重力的合力对金属
棒做的功等于克服安培力做的功，大小等于电阻 R 上释放的
观察变化电场使铝环从铁芯中跳出
哪些办法可以使电路中产生感应电动势？
(1) S 不变，B 变化
线圈 B 相当 于电源
(2) B 不变，S 变化
导体棒 AB 相当于电源
B
A B
开关闭合，改变滑动片的位置
A
导体切割磁感线
1. 电路中电动势的作用是某种非静 电力对自由电荷的作用。 2. 每一个电动势都对应有一种非静
焦耳热，C 对 D 错。
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
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， 非静电力是感生电场力， 由洛仑兹力对运动电荷作用 由感生电场力对电荷做功 而产生电动势 而产生电动势
阻不计，设导轨足够长。整个装置处在垂直导轨竖直向
下的匀强磁场手中，磁感 应强度为B，当直导体棒受到 时一个垂直导轨水平向右的恒力F作用由静止开始在导 轨上向向右运动时，试确定直导体棒的运动情况及其最 大速度 vm
M F
N
电磁感应现象中的功能分析 5、位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd，ab长 L1=1.0m，是水平的，bd长L2＝0.5m，线框的质量 m＝0.2kg，电阻R＝2Ω，其下方有一匀强磁场区域， 该区域的上、下边界PP′和QQ′均与ab平行，两边界 间距为H，H＞L，磁场的磁感应强度B=1.0T，方向 与线框平面垂直，令线框的dc边从离磁场上边界的 距离为h＝0.7 m处自由下落，已知线框的dc边进入 磁场后，ab边到达PP′之前的某一时刻线框的速度已 达到这一阶段的最大值，问从线框开始下落到dc边 刚刚到达磁场区域下边界QQ′ 的过程中，磁场作用于线框的安培力 做的总功是多少？
× × ×
M × I
v
× × ×
× ×
D×
1. 由于导体的运动 ( 切割磁感线 ) 而产生的感应电动
势叫动生电动势。
2. 动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力。
注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力 始终不做功。
2. 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
2. 如图甲所示，金属棒 ab 长 L = 0.4 m ，电阻大小
为 1 Ω ，自 t = 0开始从导轨最左以 v = 1 m/s 向右匀
速运动，B 随 t 变化关系如图乙，则 ( 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
答案：开始的四分之一周期内，oa、ob中的感应电动势方向 相同，大小应相加；第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通 量不变，因此感应电动势为零；第三个四分之一周期内感应 电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反；第四 个四分之一周期内感应电动势又为零。感应电动势的最大值 为Em=BR2ω ，周期为T=2π /ω
导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小。
2、如图所示用带有绝缘外皮的导线制成一个圆环,换 内有用完全相同的导线折成的一个圆内接正四边形, 把它们放在一均匀变化的磁场中,一直圆环中产生的 感应电流为 2/2 mA,试求内接正四边形中产生的感应 电流为多大?
答案：1/2mA
电磁感应现象中的力学分析
3、如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质
量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ ,它 们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R.从 t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的 匀强磁场B=kt,（k>0）那么在t = 时,金
属棒开始。
4、如图所示,在宽为L的水平平行光滑导轨上垂直导轨放 置一根直导体棒MN,在导轨的左连接一个电阻R，其他电
解：(1)重力 mg，方向竖直向下；支持力 FN，方向垂直斜面向上；安培力 F， 平行斜面向上，如图所示。 (2)当 ab 杆速度为 v 时，感应电动势 E＝BLv， E BLv 此时电路中电流 I＝R＝ R B2L2v ab 杆所受安培力 F＝BIL＝ R
B2L2v ab 杆所受安培力 F＝BIL＝ R B2L2v 根据牛顿运动定律，有 ma＝mgsinθ －F＝mgsinθ － R B2L2v 解得 a＝gsinθ － mR 。 mgRsinθ B2L2v (3)当 R ＝mgsinθ 时，ab 杆达到最大速度 vm，vm＝ 。 B2L2
1．知道感生电场。 2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
首先通过观察交流电作用下，铝环从铁芯中跳出，让学生分析其原
理，引入新课，然后回顾恒定电流中电动势的概念以及非静电力的特点。
观察套在铁芯上的圆形线圈中灯泡发光，分析得到变化的磁场周围存在 电场，得出非静电力的来源，并结合感生电场和感生电动势在生活中的 应用。接着利用闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电动势和感应电 流，通过分析导体棒内部电荷的受力特点和运动状态分析，得出动生电 动势的概念和非静电力的来源。最后通过感生电动势和动生电动势的比 较，得出感应电动势之间的联系和区别，并通过例题使学生对两个感应
电磁感应现象中的图象分析
7、如图所示，xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直 于纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度均为B， 一个围成四分之一圆形的导体环oab，其圆心在原点 o，半径为R，开始时在第一象限。从t=0起绕o点以 角速度ω 逆时针匀速转动。试画出环内感应电动势E 随时间t而变的函数图象（以顺时针电动势为正）。
3. 导体棒的哪端电势比较高?
×
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C×
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C 端电势高
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v
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D×
4. 如果用导线把 C、D 两端连到磁场外的一个用电器上，导 体棒中电流是沿什么方向的?
× × × ×
C×
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导体棒中电流是由 D 指向 C 的。此时导体棒可以看作是 一个电源，导体棒切割磁感线 产生了动生电动势。
电动势进行比较应用。
在新课前，首先复习了电动势的理解和非静电力的概念，再利用视 频和动画的形式，让学生直观了解电荷的受力和运动情况，得出感应电 动势中非静电力的来源，让学生对比了解感生电动势和动生电动势的区 别。但是又通过表格的形式，让学生整体把握两种感应电动势的特点，
最后通过例题，让学生对两种感应电动势的产生有更广泛的理解。
楞次定律或右手定则 楞次定律
一、感生电场与感生电动势 二、洛伦兹力与动生电动势 动生电动势的大小：E = BLv
1. 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 2mgR 向上 运动，速度大小为______ 不动，则 ab 杆应向_______ B 2 L2 ， 2mg 。 作用于 ab 杆上的外力大小是________
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电磁感应现象中的电路分析 1 、如图所示，在宽为 0.5 m 的平行导轨上垂直导轨
放置一个有效电阻为r＝0.6 Ω的导体棒，在导轨的
两端分别连接两个电阻 R1 ＝ 4 Ω、 R2 ＝ 6 Ω，其他 电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场 中，如图所示，磁感应强度 B ＝ 0.1 T 。当直导 体 棒在导轨上以 v ＝ 6 m/s 的速度向右运动时，求：直