电磁感应现象的两种情况
4.5 电磁感应现象的两类情况
V
电能
内能
结论：克服安培力做了多少功，就产生多少电能； 若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化 为电阻的内能。
磁场变强
B
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。
如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点； 当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？
+
a
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。
如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点； 当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？
E感
+
a
F
5、感生电动势中的能量转化：
磁场变强
E磁场
E电
注意：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
二、电磁感应现象中的洛仑兹力
1、动生电动势：指导体切割磁 感线产生的电动势。
思考：
导体棒向右运动切割磁感线 时，导体棒就相当于电源； 哪么此时C、D两端中哪端相 当于电源的正极？
＋＋
v
F洛
- -
思考： 动生电动势中的能量转化
光滑导轨上架一个直导体棒MN，若MN以初速V 向右运动，MN长为L,不计其他电阻，试分析： M
（1）导体MN的运动情况？ （2）MN向右运动过程中， 电路中的能量转化情况？
R
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
×× ×× ×× ×× ×× N
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
感生电动势 动生电动势
思考：以下两种电磁感应现象中，哪部分导体相当于电源？哪一
种作用扮演了非静电力的角色 ？
高考物理电磁感应现象压轴题知识归纳总结含答案解析
高考物理电磁感应现象压轴题知识归纳总结含答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，质量为4m 的物块与边长为L 、质量为m 、阻值为R 的正方形金属线圈abcd 由绕过轻质光滑定滑轮的绝缘细线相连，已知细线与斜面平行，物块放在光滑且足够长的固定斜面上，斜面倾角为300。
垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为B ，磁场上下边缘的高度为L ，上边界距离滑轮足够远，线圈ab 边距离磁场下边界的距离也为L 。
现将物块由静止释放，已知线圈cd 边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为g ，求：（1）线圈刚进入磁场时ab 两点的电势差大小 （2）线圈通过磁场的过程中产生的热量【答案】（1）3245ab U BL gL =；（2）32244532m g R Q mgL B L =-【解析】 【详解】（1）从开始运动到ab 边刚进入磁场，根据机械能守恒定律可得214sin 30(4)2mgL mgL m m v =++，25v gL =应电动势E BLv =，此时ab 边相当于是电源，感应电流的方向为badcb ，a 为正极，b 为负极，所以ab 的电势差等于电路的路端电压，可得332445ab U E BL gL == （2）线圈cd 边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，所以线圈和物块均合外力为0，可得绳子的拉力为2mg ，线圈受的安培力为mg ，所以线圈匀速的速度满足22mB L v mg R=，从ab 边刚进入磁场到cd 边刚离开磁场，根据能量守恒定律可知2143sin 3(4)2m mg L mgL m m v Q θ=+++，32244532m g R Q mgL B L=-2．如图，垂直于纸面的磁感应强度为B ，边长为 L 、电阻为 R 的单匝方形线圈 ABCD 在外力 F 的作用下向右匀速进入匀强磁场，在线圈进入磁场过程中，求：(1)线圈进入磁场时的速度 v 。
高考物理压轴题之电磁感应现象的两类情况(高考题型整理,突破提升)及详细答案
代入数据解得：P=1W
棒MN最终做匀速运动，设棒最大速度为vm，棒受力平衡，则有：
代入数据解得:
(2)解除棒PQ后，两棒运动过程中动量守恒，最终两棒以相同的速度做匀速运动，设速度大小为v′，则有：
设从PQ棒解除锁定，到两棒达到相同速度，这个过程中，两棒共产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律可得：
（1）前2s时间内流过MN杆的电量（设EF杆还未离开水平绝缘平台）；
（2）至少共经多长时间EF杆能离开平台。
【答案】（1）5C；（2）4s
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）t=2s内MN杆上升的距离为
此段时间内MN、EF与导轨形成的回路内，磁通量的变化量为
产生的平均感应电动势为
产生的平均电流为
流过MN杆的电量
（1）导线框匀速穿出磁场的速度；
（2）导线框进入磁场过程中产生的焦耳热；
（3）若在导线框进入磁场过程对其施加合适的外力F则可以使其匀加速地进入磁场区域，且之后的运动同没施加外力F时完全相同。请写出F随时间t变化的函数表达式.
【答案】(1)2m/s (2)0.15J (3)F=0.75-1.25t(0<t<0.4s)
联立①②③式பைடு நூலகம்得: ④
（2）设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆的电流为I，根据欧姆定律：I= ⑤
式中R为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为： ⑥
因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得：F–μmg–f=0⑦
联立④⑤⑥⑦式得:R=
5．如图所示空间存在有界匀强磁场，磁感应强度B=5T，方向垂直纸面向里，上下宽度为d=0.35m.现将一边长L=0.2m的正方形导线框自磁场上边缘由静止释放经过一段时间，导线框到达磁场下边界，之后恰好匀速离开磁场区域.已知导线框的质量m=0.1kg，电阻 .（g取10m/s2)求:
电磁感应现象的两类情况 课件
力
导体中自由电 荷所受洛伦兹 力沿导体方向 的分力
感生电动势
动生电动势
回路中相当于电 处于变化磁场中 做切割磁感线运动的导
源的部分
的线圈部分
体
通常由右手定则判断，也 方向判断方法 由楞次定律判断
可由楞次定律判断
大小计算方法
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算， 也可由 E＝nΔΔΦt 计算
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．
二、感生电动势与动生电动势的对比
感生电动势 动生电动势
产生原因
导体做切割磁 磁场的变化
感线运动
感生电场对自 移动电荷的非
3．感生电场的方向 磁场变化时，垂直磁场的闭合环形回路(可假定 存在)中 感应电流 的方向就表示感生电场的方向.
电磁感应现象中的洛伦兹力
1.成因：导体棒做切割磁感线，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 (1)定义：如果感应电动势是由于 导体运动 产生的， 它也叫做动生电动势． (2)非静电力：动生电动势中，非静电力是洛伦兹力 沿 导体棒方向的分力．
势 E2＝ΔΔΦt22＝ΔΔBt22S，由 ΔB1＝ΔB2，Δt2＝2Δt1，故 E1＝2E2， 由此可知，A 项正确．
答案：A
电磁感应中的能量转化与守恒
图中虚线为相邻两个匀强磁场区域 1 和 2 的边 界，两个区域的磁场方向相反且都垂直于纸面，磁感应强 度大小都为 B，两个区域的高度都为 L.一质量为 m、电阻 为 R、边长也为 L 的单匝矩形导线框 abcd，从磁场区域 上方某处竖直自由下落，ab 边
4_5 电磁感应现象的两类情况
第五节电磁感应现象的两类情况素养目标定位※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,素养思维脉络知识点1 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__产生的，它也叫感生电动势。
3．感生电场的方向磁场变化时，垂直磁场的闭合环形回路(可假定存在)中__感应电流__的方向就表示感生电场的方向。
知识点2 电磁感应现象中的洛伦兹力1．成因导体棒做切割磁感线运动，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(1)定义：如果感应电动势是由于__导体运动__产生的，它也叫做动生电动势。
(2)非静电力：动生电动势中，非静电力是__洛伦兹力__沿导体棒方向的分力。
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。
思考辨析『判一判』(1)如果空间不存在闭合电路，变化的磁场周围不会产生感生电场。
( ×)(2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用。
( √)(3)感生电场就是感应电动势。
( ×)(4)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用。
( √)(5)产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功。
电磁感应现象的两类情况
动生电动势
AB相当于电源 导体切割磁感线
磁场变化引 起的电动势
感生电动势
线圈B相当 于电源
电键闭合，改变滑动片的位置
△回顾电荷在外电路和内电路中的运动。
a
d c
b 化学作用就是我们 所说的非静电力
△电源电动势的作用是某种
非静电力对自由电荷的作用。
一、电磁感应现象中的感生电场
思考与讨论
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?
磁场变强
〔英〕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
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----楞次定律
原磁场在增强，即电流在 增大。
二、电磁感应现象中的洛伦兹力
思考与讨论
导体切割磁感线时也会产 生感生电动势,该电动势 产生的非静电力是什么?
探讨：
※洛伦兹力方向如何？ 其做功吗？
※能量是怎样转化的呢？ F2 -
洛伦兹力不做功，不提供 能量，只是起传递能量的 作用。即外力克服洛伦
U F洛 F1
兹力的一个分量F2所 做的功，通过另一个 分量F1转化为感应电 流的能量
一段导线在做切割磁感应线的运 动时相当于电源，这时的非静电力与 洛伦兹力有关。 由于导体运动而产生的感应电动 势称为动生电动势。
d
a v
c
b
S
N
二ห้องสมุดไป่ตู้电磁感应现象中的洛伦兹力
1.动生电动势：
由于导体运动而产生的电动势。
动生电动势的非静电力与洛伦兹力 有关。
高考物理电磁感应现象的两类情况-经典压轴题
高考物理电磁感应现象的两类情况-经典压轴题一、电磁感应现象的两类情况1．如图所示，线圈工件加工车间的传送带不停地水平传送长为L ，质量为m ，电阻为R 的正方形线圈，在传送带的左端线圈无初速地放在以恒定速度v 匀速运动的传送带上，经过一段时间，达到与传送带相同的速度v 后，线圈与传送带始终相对静止，并通过一磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场，已知当一个线圈刚好开始匀速度运动时，下一个线圈恰好放在传送带上，线圈匀速运动时，每两个线圈间保持距离L 不变，匀强磁场的宽度为3L ，求：(1)每个线圈通过磁场区域产生的热量Q ．(2)在某个线圈加速的过程中，该线圈通过的距离S 1和在这段时间里传送带通过的距离S 2之比．(3)传送带每传送一个线圈，电动机多消耗的电能E （不考虑电动机自身的能耗）【答案】(1)232B L vQ R= (2) S 1:S 2=1:2 (3)E=mv 2+2B 2L 3v/R【解析】 【分析】 【详解】(1)线圈匀速通过磁场，产生的感应电动势为E=BLv ，则每个线圈通过磁场区域产生的热量为223()22BLv L B L vQ Pt R v R===(2)对于线圈：做匀加速运动，则有S 1=vt /2 对于传送带做匀速直线运动，则有S 2=vt 故S 1：S 2=1：2(3)线圈与传送带的相对位移大小为2112vts s s s ∆=-== 线圈获得动能E K =mv 2/2=fS 1传送带上的热量损失Q /=f (S 2-S 1）=mv 2/2送带每传送一个线圈，电动机多消耗的电能为E =E K +Q +Q /=mv 2+2B 2L 3v/R 【点睛】本题的解题关键是从能量的角度研究电磁感应现象，掌握焦耳定律、E=BLv 、欧姆定律和能量如何转化是关键．2．如图甲所示，一对足够长的平行光滑轨道固定在水平面上，两轨道间距 l= 0.5m ，左侧接一阻值 为R 的电阻。
电磁感应现象中的两类情况 课件
楞次定律或右手定则
楞次定律
闭合导体中的自由电荷在感 生电场下做定向运动
产生感应电流（感生电动势）
2、感生电场与感生电动势：
感生电场(涡旋电场): 变化的磁场在周围空间激发的电场。
方向: 就是感生电流的方向，用楞次定律判断
感生电场线: 是闭合的曲线。
感生电动势： 由感生电场产生的感应电动势。
感生电动势所对应的非静电力是感生电 场对自由电荷的作用。
洛伦兹力Fe与自由电子速度V垂直不做功；
Fe力的分量:
FFee21克 做服正外功力转做化负 为功 电， 势能。Fe2
V
Fe
即：洛伦兹不提供能量，
Fe1
只是起传递能量的作用。
Ve
练2：如图，匀强磁场B中，光滑导轨上一直导体棒 MN向右以速度V匀速运动，棒长L，电阻阻值R， 不计其他电阻。求：
1）导体棒受安培力大小、方向？
2）导体棒受到的外力大小、方向？
3）导体棒运动X位移，外力克服安培力做功表达 式？
4）在此过程中感应电流做功多少？
练2：如图，匀强磁场B中，光滑导轨上一直导体棒 MN向右以速度V匀速运动，棒长L，电阻阻值R， 不计其他电阻。
解析电：动势：E BLV
电流：I
E R
安培力：F BIV
解得：
F
B 2L2V R
电源电动势的作用：
某种非静电力对自由电荷施加力的作用，将 电源负极的正电荷（或电源正极的负电荷） 通过电源内部移送到电源的正极（或电源的 负极）。
例：干电池
非静电力就是化学作用
问题: 感应电动势对应的非静电力是一种什么样的 作用?
1、 感生电动势
动生电动势：
动生电动势:
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4.5电磁感应规律的应用学习目标
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。
教学重点
感生电动势与动生电动势的概念。
教学难点
对感生电动势与动生电动势实质的理解。
自主学习
1、电磁感应现象中的感生电场与感生电动势
教材图4.5-1，穿过闭合回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。
是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？
什么是感生电动势？
感生电场的方向应如何判断？
提示：回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？
若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？下面通过例题看一下这方面的应用。
例题：现代科学研究中常要用到高速粒子，电子
感应加速器就是利用感生电场是电子加速的设备，
它的基本原理如图 4.5---2所示，上下为电磁铁的两个磁
极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室
中做圆周运动。
电磁线圈电流的大小，方向可以变化，
产生的感应电场是电子加速。
上图为侧视图，
下图为真空室的俯视图。
如果从上向下看，电子
沿逆时针方向运动，那么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？如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，电流又该怎样变化？
a被加速的电子带什么电？
b电子逆时针运动，等效电流方向如何？
c加速电场的方向如何？
d使电子加速的电场是什么电场？
e电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？
2、电磁感应现象中的洛伦兹力与动生电动势
什么是动生电动势？ 如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。
实例探究
感生电场与感生电动势
【例1】 如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A ．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B ．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C ．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D ．以上说法都不对 洛仑兹力与动生电动势
【例2】如图所示，导体AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（ ） A ．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B ．动生电动势的产生与洛仑兹力有关 C ．动生电动势的产生与电场力有关
D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 综合应用
【例3】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 静止不动，则ab 杆应向_________运动，速度大小为_______，作用于ab 杆上的外力大小为____________
巩固练习
1．如图所示，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（ ）
磁场变强
A ．不变
B ．增加
C ．减少
D ．以上情况都可能
2．穿过一个电阻为l Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb ，则（ ）
A ．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V
B ．线圈中的感应电动势一定是2 V
C ．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A
D ．线圈中的感应电流一定是2 A 3．在匀强磁场中，ab 、cd 两根导体棒沿两根导轨分别以速度v 1、v 2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（ ）
A ．v 1＝v 2，方向都向右
B ．v 1＝v 2，方向都向左
C ．v 1>v 2，v 1向右，v 2向左
D ．v 1>v 2，v 1向左，v 2向右
4．如图所示，面积为0.2 m 2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B =（2+0.2t ）T ，定值电阻R 1=6Ω，线圈电阻R 2=4Ω，求： （1）磁通量变化率，回路的感应电动势； （2）a 、b 两点间电压U ab
5．如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量．探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度．已知线圈匝数为n ，面积
为S ，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R ，把线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180°，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q ，由此可知，被测磁场的磁磁感应强度B 多大？。