电磁感应中两种终态模型总结上课讲义
电磁感应现象的两类情况-人教版高中物理选修3-2讲义
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。
3． 动生电动势中的功能关系 闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电
能。
[辨是非 ](对的划“√”，错的划“×” )
第 5节
电磁感应现象的两类情况
感生电场与感生电动势
[探新知 ·基础练 ] 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，我们叫它感生电场。
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 感生电场对自由电荷的作用。
4． 感生电场的方向判断 由磁场的方向和强弱变化，根据楞次定律用安培定则判断。
移动电 荷的非 静电力
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
回路中相 当于电源
处于变化磁场中的线圈部分
做切割磁感线运动的导体
的部分
ΔΦ 产生
磁场变化产生电动势， ΔΦ 是由于 导体运动产生电动势， ΔΦ 是由
的原因
方向判断 方法
大小计算 方法
磁场变化而产生的，所以 ΔB ·S
角速度 ω做匀速转动，如图所示，磁感应强度为
B 。求：
(1) 金属棒 ab 的平均速率； (2) a、 b 两端的电势差； (3) 经时间 Δt 金属棒 ab 所扫过面积中的磁通量为多少；此过程中平均感应电动势为多 大。
[解析 ] (1) 金属棒 ab 的平均速率
v
＝
v
a＋ 2
v
b
＝
高中物理电磁感应讲义
高中物理电磁感应讲义Revised on November 25, 2020高中物理电磁感应讲义一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流 .（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。
（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。
二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路．．．．中磁通量发生变化．．．．．．．。
2、产生感应电流的方法 . （1）磁铁运动。
（2）闭合电路一部分运动。
（3）磁场强度B 变化或有效面积S 变化。
注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。
不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。
3、对“磁通量变化”需注意的两点 .（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。
（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。
导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
4、分析是否产生感应电流的思路方法 .（1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件：① 回路是闭合导体回路。
② 穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。
（2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。
②闭合回路的面积S发生变化。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.（1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。
②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。
（2）楞次定律的因果关系：闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。
人教版高二物理选修：电磁感应现象的两类情况PPT课件
(1)0.4A (2)0.016N,向左
(3)0.08w
人教版 高二物理 选修3-2 第四章：4.5电磁感应现象的两类情况 (共16 张PPT)
(4)0.08w;0.016w;0.064w
人教版 高二物理 选修3-2 第四章：4.5电磁感应现象的两类情况 (共16 张PPT)
小结：
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
由于S变化引起
因
回路中变化
由于B变化引起 回路中变化
非 静 电 力
的 来 源
方 向
非静电力是洛仑兹力， 由洛仑兹力对运动电荷 作用而产生电动势
楞次定律或右手定则
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
问题:在电磁感应现象 中，哪一种作用扮演 了非静电力的角色 ？
+ +
+ +
+
+ +
+ --
+
++
-
+
化学作用就是我们 所说的非静电力
一、电磁感应现象中的感生电场
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,哪一种作用扮演了非静电力的角色 ？
〔英〕麦克斯韦认为：变化的磁场能在周围空
人教版 高二物理 选修3-2 第四章：4.5电磁感应现象的两类情况 (共16 张PPT)
小结：洛伦兹力与动生电动势
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. 注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始 终不做功.
高中物理电磁感应中两种终态模型总结专题辅导
高中物理电磁感应中两种终态模型总结导体棒做切割磁感线运动的分析和推理是高考的热点内容，涉及规律较多，过程复杂，其解题关键在于能否正确分析出棒在运动中各量的动态变化，列出相关表达式，找出导体棒终极状态时的隐含条件. 下面对两种常见模型进行总结并加以拓展.一、“棒配电阻”模型例1. 如图1所示，MN 、PQ 是两根足够长且相距为L 的固定平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为θ，整个导轨平面内有磁感应强度为B 、垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场，在导轨的N 、Q 端连接有阻值为R 的电阻，另一根质量为m 、垂直于导轨放置的金属棒ab 从静止释放后沿导轨下滑. 求棒的最大速度.解法1. 动态分析法：金属棒下滑后，速度v 增大→感应电动势E 增大→感应电流I 增大→导体棒受安培力F 安增大→导体棒受合外力F 合减小→加速度a 减小→……，周而复始地循环→循环结束时00a F v ⎧⎫=⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎭⎩合最大，可知金属棒ab 最终做匀速直线运动终态时根据平衡条件，导体棒在斜面方向上有0F sin mg =-θ安因BIL F =安，又RBLv R E I m ==，可求得最大速度22m L B sin mgR v θ=。
解法2. 一般位置分析法：导体棒运动到任一个位置时，在斜面方向上由牛顿第二定律可列方程ma F sin mg =-θ安而BIL F =安，又RBLv R E I ==，求得 mRv L B sin g a 22-θ= 随着速度的增大，棒的加速度逐渐减小，当加速度减小到零时、速度最大（设为v m ），以后一直做匀速直线运动.即所受合外力为0，0mRv L B sin g m 22=-θ，求得最大速度 22m LB sin mgR v θ=。
模型拓展：1. 若磁场方向竖直向上，如图2所示. 则终态时感应电动势为)90sin(BLv E m θ+︒=θ=cos BLv m斜面方向上合外力为0，有0cos L RE Bsin mg =θ⋅-θ 求得θθ=222m cos L B sin mgR v 。
电磁感应课件ppt
用于判断电流方向与磁场方向的关系。
右手定则在交流电中的应用
用于判断电流方向与磁场方向的关系，但需注意交流电的矢量性。
楞次定律与右手定则的实例
楞次定律的实例
当一个条形磁铁插入线圈时，线 圈中会产生抵抗磁通变化的感应 电流，从而阻碍磁铁的插入。
右手定则的实例
当直流电通过一个线圈时，用右 手握住线圈，拇指指向电流方向 ，四指指向即为磁场方向。
法拉第电磁感应定律
说明电磁感应现象，磁场可由 电场感应产生，而电场也可由
磁场感应产生。
麦克斯韦方程组的实例
静电场的电势分布
通过电势分布来描述静电场的性质和规律 。
恒定电流的磁场
描述恒定电流产生的磁场分布和性质，如 磁感线的形状和方向。
电磁感应现象
如发电机的工作原理，磁场感应电场，电 场感应磁场等。
• 安培环路定律：$ • abla \times \overset{\longrightarrow}{E} = -\frac{\partial \overset{\longrightarrow}{B}}{\partial t}$ • 法拉第电磁感应定律：$ • abla \times \overset{\longrightarrow}{B} = \mu_{0}\overset{\longrightarrow}{J} + \frac{\partial
VS
详细描述
将一根导线置于磁场中，并通以交变电流 ，根据右手定则，用右手握住导线，让大 拇指指向电流方向，四指的弯曲方向就是 磁场方向。在实验中，可以通过观察电流 表指针的偏转方向来验证右手定则。
谢谢您的聆听
THANKS
楞次定律的表述
感应电流的方向总是要使感应电动势反抗 引起感应电流的原磁场的磁通变化。
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电磁感应中两种终态
模型总结
电磁感应中两种终态模型总结
重庆张开华
导体棒做切割磁感线运动的分析和推理是高考的热点内容，涉及规律较多，过程复杂，其解题关键在于能否正确分析出棒在运动中各量的动态变化，列出相关表达式，找出导体棒终极状态时的隐含条件. 下面对两种常见模型进行总结并加以拓展.
一、“棒配电阻”模型
例1. 如图1所示，MN、PQ是两根足够长且相距为L的固定平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为θ，整个导轨平面内有磁感应强度为B、垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场，在导轨的N、Q端连接有阻值为R的电阻，另一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab从静止释放后沿导轨下滑. 求棒的最大速度.
解法1. 动态分析法：
金属棒下滑后，速度v增大→感应电动势E增大→感应电流I增大→导体棒受安培力F安增大→导体棒受合外力F合减小→加速度a减小→……，周而复始地
循环→循环结束时，可知金属棒ab最终做匀速直线运动
终态时根据平衡条件，导体棒在斜面方向上有
因，又，可求得最大速度。
解法2. 一般位置分析法：
导体棒运动到任一个位置时，在斜面方向上由牛顿第二定律可列方程
而，又，求得
随着速度的增大，棒的加速度逐渐减小，当加速度减小到零时、速度最大（设为v m），以后一直做匀速直线运动.
即所受合外力为0，，求得最大速度。
模型拓展：
1. 若磁场方向竖直向上，如图2所示. 则终态时感应电动势为
斜面方向上合外力为0，有
求得。
2. 如图3、4所示情况下导体棒的动态特征和能量转化与本题相似.
3. 原模型中若导体棒与导轨间动摩擦因数为μ，
则终态时斜面方向上有
求得
4. 若将两平行金属导轨（无论是否光滑）水平放置且只给金属棒初速度，如图5所示. 则棒切割磁感线运动，回路中产生感应电流，棒受到反方向的安培力而做减速运动，其安培力减小、加速度减小，当棒的速度减小到零时，加速度也减小到零. 即棒的终态是静止状态.
由此也可推得：导轨光滑时、棒的初动能全部转化为感应电流的焦耳热. 导轨不光滑时，棒的初动能一部分转化为焦耳热，另一部分由于摩擦转化为内能.
二、“棒配电容”模型
例2. 两水平放置的足够长的光滑平行金属导轨间距为L，电阻不计，左端串接有电容为C的理想电容器（不会被击穿），质量为m、电阻为r的金属棒始终处于磁感应强度为B的匀强磁场中. 金属棒在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动. 判断金属棒最终的运动状态并求出金属棒在终态时的加速度.
解析：金属棒运动后，产生的感应电流对电容器充电，两极板间的电势差随之增大，同时金属棒又受到反方向的安培力作用，加速度开始减小，当棒由于速度的增大而增大的感应电动势与电容器由于充电而增加的电势差相等时，即时，其电流开始稳定（这一步对“棒配电容”类电磁感应定量计算问题很关键），棒受到的安培力稳定，从而棒受合外力稳定而最终做匀加速直线运动.
棒匀加速直线运动时，时间△t内导体棒增大的感应电动势
电容器增加的电压，
根据
求得电路中电流I=BLaC
对导体棒由牛顿第二定律F－BIL=ma
求得，即棒最终做匀加速直线运动。
模型拓展：
1. 若把导轨放在竖直平面内，棒的重力也可看作恒力F，棒最终状态仍然是匀加速直线运动.
2. 若把导轨放在斜面内，棒受重力在斜面方向上的分力也可替代恒力F，棒最终状态仍然是匀加速直线运动.
3. 如图7所示，若只给棒一个初速度时，棒运动产生的感应电流对电容器充电，同时棒会受到反方向的安培力而做减速运动，棒由于速度的减小而使感应电动势减小，电容器由于充电而使两板间的电势差增大，其充电电流逐渐减小，棒受安培力逐渐减小，棒运动的加速度逐渐减小. 当电容器两极板间的电势差与其感应电动势相等时，回路中电流消失，棒不受安培力而做匀速直线运动。
即棒最终状态是匀速直线运动（不是静止）.
警示：终态不一定都是平衡状态，有可能是静止、也有可能是匀速直线运动、还有可能是匀加速直线运动状态. “棒配电阻”和“棒配电容”是两类不同的模型，解题时要区别对待.。