《2017-2018学年高中物理 第四章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第四章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况 新人教版选修3-2（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5 电磁感应现象的两类情况,第四章 电磁感应,1.知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感生电动势的方向并计算其大小. 2.知道动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系，会判断动生电动势的方向并计算其大小.,目标定位,4.求电磁感应中的电荷量问题.,二、电磁感应现象中的洛伦兹力,三、电磁感应中的转动切割问题,栏目索引,一、电磁感应现象中的感生电场,对点检测 自查自纠,四、电磁感应中的电荷量问题,一、电磁感应现象中的感生电场,知识梳理,1.感生电场 (1)定义： 在他的电磁理论中指出： 的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场.,答案,图1,(2)理解： 如图1所示，当磁场变化时，产
2、生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的闭合曲线，感生电场是一种涡旋电场.,变化,麦克斯韦,感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关. 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. 2.感生电动势：由 产生的感应电动势. 3.感生电动势中的非静电力：就是 对自由电荷的作用.,答案,感生电场,感生电场,【深度思考】,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定则判定.,答案,典例精析,例1 如图
3、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,图2,返回,解析答案,总结提升,总结提升,解析 当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针做加速运动，所以C正确； 磁场力始终与小球运动
4、方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确； 小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中FqvB，磁场在增强，小球速度先减小后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大，故B错；,答案 CD,返回,总结提升,(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.涡旋电场也会对电荷产生力的作用. (2)实际问题中我们常要用磁场的方向和强弱变化的情况，根据楞次定律或安培定则来确定感生电场的方向.,二、电磁感应现象中的洛伦兹力,答案,知识梳理,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
5、动势：由于 而产生的感应电动势. 3.动生电动势中的非静电力：与 有关.,洛伦兹力,导体运动,【深度思考】,动生电动势的产生与洛伦兹力有关，洛伦兹力做功吗？,解析 (1)运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，如图所示.因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F合ev合B，F合与合速度v合垂直. (2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直，所以它对电子不做功. 答案 洛伦兹力不做功.,解析答案,典例精析,例2 我国处在地球的北半球，飞机在我国上空匀速地巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差.设
6、左侧机翼末端处的电势为1，右侧机翼末端处的电势为2，则( ) A.飞机从西向东飞时，1比2高 B.飞机从东向西飞时，2比1高 C.飞机从南向北飞时，1比2高 D.飞机从北向南飞时，2比1高,解析答案,解析 在北半球，地磁场有竖直向下的分量，飞机在水平飞行过程中，机翼切割磁感线，产生感应电动势，应用右手定则可以判断两边机翼的电势高低.伸开右手，让大拇指与其余四指在同一平面内，并且垂直，让磁感线穿过手心，即手心朝上，大拇指指向飞机的飞行方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向，由于不是闭合电路，电路中只存在感应电动势，仍然按照有电流来判断，整个切割磁感线的两边机翼就是电源，在电源内部，电流是从低
7、电势处流向高电势处的.因此不管飞机向哪个方向飞行，都是左边机翼末端电势高，即A、C选项正确. 答案 AC,返回,解析答案,总结提升,例3 半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为l的正方形abcd外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图3甲所示.当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，求穿过圆形线圈磁通量的变化率为多大？t0时刻线圈产生的感应电流为多少？ 图3,根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势,总结提升,再根据闭合电路欧姆定律得感应电流,返回,总结提升,感生电动势与动生电动势的对比,三、电磁感应中的转动切割问题,典例精析,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
8、速度做匀速转动，如图4所示，磁感应强度为B，求： 图4,解析答案,(1)ab棒各点的平均速率； 解析 ab棒中点的速率,(2)ab两端的电势差；,返回,解析答案,总结提升,(3)经时间t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 经时间t金属棒ab所扫过的扇形面积为S，则：,由法拉第电磁感应定律得：,总结提升,返回,导体转动切割磁感线：,图5,四、电磁感应中的电荷量问题,典例精析,例5 如图6甲所示，有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场的变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直纸面向里，在12 s时间内，通过金属环的电荷量是多少？ 图6,返回,解
9、析答案,总结提升,答案 0.01 C,总结提升,返回,总结提升,求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算.,对点检测 自查自纠,1,2,3,4,解析答案,1.(感生电场问题)如图7所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将( ) A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态,解析 当磁场增强时，由楞次定律知感应电流沿逆时针方向，即感生电场沿逆时针方向，带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动.,A,图7,1,2,3,4,解析答案,2.(E
10、n 及EBlv的比较应用)(多选)如图8所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( ) A.感应电流方向不变 B.CD段直导线始终不受安培力 C.感应电动势最大值EmBav,图8,1,2,3,4,解析 导线切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知，感应电流方向不变，A正确； 感应电动势最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势，故EmBav，C正确；,答案 ACD,1,2,3,4,3.(电磁感应中的转动切割问题)如图9所示
11、，一个半径为r的铜盘，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕中心轴OO匀速转动，磁场方向与盘面垂直，在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R，当铜盘匀 速转动角速度为时，通过电阻的电流为_.,解析答案,图9,1,2,3,4,返回,解析答案,图10,4.(电磁感应中的电荷量计算)物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量.如图10所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180，冲击电流计测出通过线圈的电荷量 为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为( ),C,本课结束,
