人教版高中物理选修3-2课件-电磁感应现象的两类情况
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2020版高中物理人教选修3-2课件：4.5电磁感应现象的两类情况
【正确解答】选C、D。金属棒所受的安培力为:FA=BIL
B2L2v ,a F FA , 速度增大,安培力增大,则加速度减小,故
R
m
A错误。根据能量守恒知,外力F对ab做的功等于电路
中产生的电能以及ab棒的动能之和,故B错误。当ab棒
匀速运动时,外力做的功全部转化为电路中的电能,则
(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。 ( )
提示:(1)×。麦克斯韦认为,磁场的变化在空间激发一 种电场,这种电场与是否存在闭合电路无关。 (2)√。导体处于变化磁场中时,导体中的自由电荷将 发生定向移动,产生感应电流,或者说导体中产生感应 电动势,其非静电力就是这种感生电场产生的。
cd。当用外力F拉动ab棒向右运动的过程中,cd棒将会
()
A.保持静止
B.向左运动
C.向右运动
D.向上跳起
【解析】选C。当用外力F拉动ab棒向右运动,根据右手 定则,在ab棒中产生从b到a的电流,则在cd棒中有从c到 d的电流,根据左手定则,cd棒受到向右的安培力,所以 cd棒将会向右运动。故C正确,A、B、D错误。
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 1.感生电场:英国物理学家麦克斯韦认为,_磁__场__变化时 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,我们把它叫做感生电场。
2.感生电动势:_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。
R
于重力,线框做减速运动,随着速度的变化安培力也发生
变化,由牛顿第二定律可知加速度大小也发生变化,不
高中物理选修3-2人教版课件：第四单元 5电磁感应现象的两类情况
是空间中磁场发生变化，与 是否存在闭合导体无关．
2．判断感生电场的方向时，可以先假设空间中存在 一个闭合导体环，在确定原磁场的方向及变化后，根据楞 次定律用右手螺旋定则判断出感应电流的方向， 即感生电 场的方向．
1．(多选)某空间出现了如图所示的闭合的电场，电 场线为一簇闭合曲线，这可能是( A．沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B．沿 AB 方向磁场在迅速增加 C．沿 BA 方向磁场在迅速增加 D．沿 BA 方向磁场在迅速减弱 )
拓展一 电磁感应现象中的感生电场
19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁 场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场， 我们把这种电场叫作感生电场．
如图所示空间变化的 B 增强，那么就会在 B 的周围 产生一个感生电场 E.如果 E 处空间存在闭合导体，导体 中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动， 而产生感 应电流，或者说导体中产生感应电动势．
解析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时， 使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判 断． 根据麦克斯韦电磁场理论， 闭合回路中产生感应电流， 是因为闭合回路中磁通量发生的改变， 而变化的磁场产生 电场，与是否存在闭合回路没有关系，
故空间磁场变化产生的电场方向， 仍然可用楞次定律 判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知 A、 C 正确． 答案：AC
第四章
电磁感应
5 电磁感应现象的两类情况
学 习 目 标 重 点 难 点 1.知道感生电动势、动生电 重点 感生电动势 动势的概念．知道产生感生 和动生电动 势的计算. 电动势的非静电力是感生电 场的作用．产生动生电动势 难点 的非静电力与洛伦兹力有关. 感生电动势 2.会用楞次定律判断感生电 和动生电动 场的方向，用左手定则判断 势产生的原 洛伦兹力的方向. 因分析和理 3.知道电磁感应现象遵守能 解. 量守恒定律.
2．判断感生电场的方向时，可以先假设空间中存在 一个闭合导体环，在确定原磁场的方向及变化后，根据楞 次定律用右手螺旋定则判断出感应电流的方向， 即感生电 场的方向．
1．(多选)某空间出现了如图所示的闭合的电场，电 场线为一簇闭合曲线，这可能是( A．沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B．沿 AB 方向磁场在迅速增加 C．沿 BA 方向磁场在迅速增加 D．沿 BA 方向磁场在迅速减弱 )
拓展一 电磁感应现象中的感生电场
19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁 场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场， 我们把这种电场叫作感生电场．
如图所示空间变化的 B 增强，那么就会在 B 的周围 产生一个感生电场 E.如果 E 处空间存在闭合导体，导体 中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动， 而产生感 应电流，或者说导体中产生感应电动势．
解析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时， 使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判 断． 根据麦克斯韦电磁场理论， 闭合回路中产生感应电流， 是因为闭合回路中磁通量发生的改变， 而变化的磁场产生 电场，与是否存在闭合回路没有关系，
故空间磁场变化产生的电场方向， 仍然可用楞次定律 判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知 A、 C 正确． 答案：AC
第四章
电磁感应
5 电磁感应现象的两类情况
学 习 目 标 重 点 难 点 1.知道感生电动势、动生电 重点 感生电动势 动势的概念．知道产生感生 和动生电动 势的计算. 电动势的非静电力是感生电 场的作用．产生动生电动势 难点 的非静电力与洛伦兹力有关. 感生电动势 2.会用楞次定律判断感生电 和动生电动 场的方向，用左手定则判断 势产生的原 洛伦兹力的方向. 因分析和理 3.知道电磁感应现象遵守能 解. 量守恒定律.
2018-2019学年最新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
-3-
5
1
电磁感应现象的两类情况
2
目标导航
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
感生电场与我们以前学过的静电场有什么不同? 提示:①产生原因不同:静电场是由静止的电荷激发的,而感生电 场是由变化的磁场激发的。②电场线不同:静电场的电场线是由正 电荷(无穷远)出发到无穷远(负电荷)终止,电场线不闭合,而感生电 场是一种涡旋电场,电场线是闭合的。③做功时能量转化不同:静 电场做功是把电能转化为其他形式的能,而感生电场做功是把其他 形式的能转化为电能。
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电磁感应现象的两类情况
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目标导航
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
2.动生电动势的产生
如图所示,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的方向互相垂直。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。F的方 向竖直向下,在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,结果是C端的电势高 于D端的电势,出现由C端指向D端的静电场,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。
感生电动势 产生 原因 移动电 荷的非 静电力 回路中 相当于 电源的 部分 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
动生电动势 导体做切割磁感线运动 导体中自由电荷所受洛伦兹力 沿导体方向的分力
做切割磁感线运动的导体
人教版物理选修3-2 第4章第5节 电磁感应现象的两类情况
30°
高中物理选修3-2课件
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 ＝Bv20ttan30° 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 总 ＝E＝ 3Bv20t/3.
高中物理选修3-2课件
核心要点突破
一、感生电动势 1．产生机理 如图4－5－1所示，当磁场变化时，产生的感生电 场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存 在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作 用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产 生了感应电动势．
高中物理选修3-2课件
图4－5－1
高中物理选修3-2课件
【答案】 E＝ 33Bv20t
【规律总结】 由 E＝Blv 计算导体切割磁感线产 生的动生电动势问题，若 l 不变，当 v 是瞬时速度 时，可求 E 的瞬时值，当 v 是平均速度时，可求平 均感应电动势．若 l 变化，求瞬时值时，需用该时 刻的 l 及 v 代入；而求平均值通常由 E＝nΔΔΦt 求得．
图4－5－2
高中物理选修3-2课件
2．特点 (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．方向判定 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，即利用楞次定律判断.
高中物理选修3-2课件
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．某空间出现了如图4－5－3所示的磁场，当磁感 应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是( )
【思路点拨】 回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应 电流的方向是a→b，由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．
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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 ＝Bv20ttan30° 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 总 ＝E＝ 3Bv20t/3.
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核心要点突破
一、感生电动势 1．产生机理 如图4－5－1所示，当磁场变化时，产生的感生电 场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存 在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作 用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产 生了感应电动势．
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图4－5－1
高中物理选修3-2课件
【答案】 E＝ 33Bv20t
【规律总结】 由 E＝Blv 计算导体切割磁感线产 生的动生电动势问题，若 l 不变，当 v 是瞬时速度 时，可求 E 的瞬时值，当 v 是平均速度时，可求平 均感应电动势．若 l 变化，求瞬时值时，需用该时 刻的 l 及 v 代入；而求平均值通常由 E＝nΔΔΦt 求得．
图4－5－2
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2．特点 (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．方向判定 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，即利用楞次定律判断.
高中物理选修3-2课件
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．某空间出现了如图4－5－3所示的磁场，当磁感 应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是( )
【思路点拨】 回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应 电流的方向是a→b，由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．
高中物理人教版选修3-2课件：第4章第6讲 电磁感应现象的两类情况
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目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
高中物理·选修3-2·人教版
第四章 电磁感应
第六讲
电磁感应现象的两类情况
目标定位预习导学课堂讲义对点练习目标定位
电磁感应现象的两类情况
1
知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方 向. 生电动势的方向并计算其大小 .
课堂讲义
电磁感应现象的两类情况
【例1】如图所示，内壁光滑， 磁场 水平放置的玻璃圆环内，有 E 增强 一直径略小于圆环直径的带 楞 正电的小球，以速率v0沿逆时 次 针方向匀速转动(俯视)，若 定 在此空间突然加上方向竖直 律 感生电场 向上、磁感应强度B随时间成 FN不总是增 方向顺时 正比例增加的变化磁场．设 大 针 运动过程中小球带电荷量不 水平方 当 小球先 v=0 变，那么( ) 向F合=F 此时 减速到 时 A．小球对玻璃圆环的压力一 向=0 FN=0 F =qvB 磁 零再反 定不断增大 ＝0 向加速 B．小球所受的磁场力一定不 F磁不总是增 断增大 大 C．小球先沿逆时针方向减速 F磁⊥v F磁不做功 运动，过一段时间后沿顺时 针方向加速运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习
变化 感生电场 感生电 场 [想一想]：感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如 何判断感生电场的方向？ 答案 电流的方向与正电荷移动的方向相同，感生电场的方向 与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流 的方向相同．感生电场的方向可以用楞次定律和右手螺旋定则 判定． 二、电磁感应现象中的洛伦兹力 导体运动 洛伦兹力
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电磁感应现象的两类情况
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第四章 电磁感应
第六讲
电磁感应现象的两类情况
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电磁感应现象的两类情况
1
知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方 向. 生电动势的方向并计算其大小 .
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电磁感应现象的两类情况
【例1】如图所示，内壁光滑， 磁场 水平放置的玻璃圆环内，有 E 增强 一直径略小于圆环直径的带 楞 正电的小球，以速率v0沿逆时 次 针方向匀速转动(俯视)，若 定 在此空间突然加上方向竖直 律 感生电场 向上、磁感应强度B随时间成 FN不总是增 方向顺时 正比例增加的变化磁场．设 大 针 运动过程中小球带电荷量不 水平方 当 小球先 v=0 变，那么( ) 向F合=F 此时 减速到 时 A．小球对玻璃圆环的压力一 向=0 FN=0 F =qvB 磁 零再反 定不断增大 ＝0 向加速 B．小球所受的磁场力一定不 F磁不总是增 断增大 大 C．小球先沿逆时针方向减速 F磁⊥v F磁不做功 运动，过一段时间后沿顺时 针方向加速运动 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习
变化 感生电场 感生电 场 [想一想]：感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如 何判断感生电场的方向？ 答案 电流的方向与正电荷移动的方向相同，感生电场的方向 与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流 的方向相同．感生电场的方向可以用楞次定律和右手螺旋定则 判定． 二、电磁感应现象中的洛伦兹力 导体运动 洛伦兹力
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电磁感应现象的两类情况
人教版选修3-2 第四章 5 电磁感应现象的两类情况 课件(45张)
①研究对象不同．E＝nΔΔΦt 的研究对象是一个回路；E＝Blvsin θ 的研究对象是在 磁场中运动的一段导体．
②适用范围不同．E＝nΔΔΦt 具有普遍性，无论什么方式引起 Φ 的变化都适用；E ＝Blvsin θ 只适用于一段导体切割磁感线的情况．
③条件不同．E＝nΔΔΦt 不一定是匀强磁场；E＝Blv 中的 l、v、B 应取两两互相垂 直的分量，可采用投影的办法． ④物理意义不同．E＝nΔΔΦt 求的是 Δt 时间内的平均感应电动势，E 与某段时间或 某个过程相对应．E＝Blvsin θ 求的是瞬时感应电动势，E 与某个时刻或某个位置 相对应．
2.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接 有电阻 R.金属棒 ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装 置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁 感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( ) A．ab 中的感应电流方向由 b 到 a B．ab 中的感应电流逐渐减小 C．ab 所受的安培力保持不变 D．ab 所受的静摩擦力逐渐减小
3．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
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 导体中自由电荷所受洛伦兹
移动电荷的非静电力
力
力沿导体方向的分力
回路中相当于电源的部分 处于变化磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动的导体
方向判断方法
由楞次定律判断
通常由右手定则判断，也可 由楞次定律判断
提示：(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．感生电场的方向与正电 荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的 方向可以用楞次定律来判定． (2)感生电场对自由电荷的作用．
人教版高中物理选修3-2课件高二：第四章5电磁感应现象的两类情况
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＝12at2，此时杆的速度 v＝at，面积 S＝Ll，感 应电动势 E＝SΔΔBt ＋Blv，而 B＝kt，ΔΔBt ＝kt＋ΔΔtt－kt＝k，回路 的总电阻 R＝2Lr0，感应电流 I＝RE，作用于杆的安培力 F＝BlI， 解得 F＝32kr20l2t，代入数据为 F＝1.44×10－3 N.
E ＝nΔΔΦt ＝nSΔΔBt . (3)感生电场是产生感生电动势的原因．
知识点 2 洛伦兹力与动生电动势 1．定义：由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动 势．动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力． 2．动生电动势与洛伦兹力有关，因为洛伦兹力总是与电荷 的运动方向垂直，所以洛伦兹力始终不做功． 3．动生电动势的大小可用 E＝Blvsinθ，该公式适用于匀强 磁场，直导线既垂直于磁感应强度 B，又垂直于速度 v.式中θ是 v 与 B 的夹角．Bsinθ可看作 B 在垂直于 v 方向上的分量 B⊥ ， v sinθ可看作 v 在 B 方向上的分量 v⊥.
பைடு நூலகம் 又 FB＝BIL
②
而 I＝BRLv③
联立①②③式得 F－B2RL2v－mgsin θ＝0④
同理可得，ab 杆沿导轨下滑达到最大速度时
mgsin θ＝B2RL2v⑤
联立④⑤两式解得
F＝2mgsin
θ，v＝mgBR2sLi2n
θ .
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5 电磁感应现象的两类情况
知识点 1 感生电场与感生电动势 1．感生电场 (1)定义：变化的磁场在周围空间所激发的电场． (2)方向：就是感生电流的方向，用楞次定律判断． (3)电场线：是闭合的曲线．
人教版选修3-2 4.5 电磁感应现象的两类情况 课件(102张)
=2×10×1 N=20 N,由于导体棒ab匀速运动,则F=F安=
20 N,导体棒克服安培力的功率P安=F安v=20×5 W=100
故选项A、B错误,选项C正确;根据右手定则判断通过
电阻的电流为从A到C,故选项D正确。
知识点二 电磁感应中的力学问题 探究导入: 如图所示,将线圈匀速向右拉出磁场。
请思考:拉力F与安培力有什么关系? 提示:拉力F与安培力大小相等,方向相反。
知识点一 感生电动势与动生电动势的比较 探究导入: 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,圆板为什么会 转动呢?
提示:在线圈接通电源的瞬间,线圈中的电流是增大的, 产生的磁场是逐渐增强的,逐渐增强的磁场会产生电场。 在小球所在圆周处相当于有一个环形电场,小球因带电 而受到电场力作用从而会使圆板转动。
(3)×。感应电动势是导体中产生的,与感生电场不是一 个物理概念。 (4)√。洛伦兹力提供非静电力,产生了动生电动势。 (5)×。洛伦兹力在任何情况下都不会对电荷做功。
【生活链接】 发电机为什么需要动力?
提示:导体在磁场中运动切割磁感线产生的感应电流一 定受到与导体运动方向相反的安培力,阻碍导体的运动, 从而使得其他形式的能转化为电能。
【典题通关】 考查角度1 动生电动势的分析 【典例1】如图所示,在竖直向下的匀强磁场①中,将一 水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出②,设在整个 过程中棒的方向不变且不计空气阻力③,则在金属棒运 动过程中产生的感应电动势大小变化情况以及哪端电 势高 ( )
A.越来越大、a端电势高 B.越来越小、b端电势高 C.保持不变、a端电势高 D.保持不变、b端电势高