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1、4.5 电磁感应现象的两类情况,正极,负极,电源,+,+,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。,复习巩固：,思考1：,从功、能方面来看电源的作用是什么？,F非,说明：电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷的作用。,电场线与电流方向相同。,思考2：导线中电场的方向？,如图：假设在电源正、负极 之间连一根导线.,导线,开关闭合（断开），或改变滑动片的位置。,导体切割磁感线。,思考3：以下两种电磁感应现象中，哪部分导体相当于电源？,探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中，环的半径为R，磁感应强度的变化率为 问： (1)环中的感应电流
2、的方向？,顺时针,一、电磁感应现象中的感生电场,问题导学,(2)如果环有个小缺口而不闭合，有感应电流吗？有感应电动势吗？如果有，正电荷聚在哪一端？哪一端相当于电源的正极？感应电动势的大小多少？,(3)猜想推动导体环中的自由电荷定向运动形成电源电极的是什么力？ 分析这个力与什么因素有关系？变化的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，把它叫做感生电场。即是感生电场对自由电荷的电场力推动自由电荷定向运动形成电源电极。,Ei,2、感生电动势：由感生电场（涡流电场）产生的电动势称为感生电动势。它的方向与感应电流方向相同。,1、感生电场（涡流电场） ：变化的磁场在其周围空间
3、激发的一种电场。,磁场变强,B,一、电磁感应现象中的感生电场,(4)如果是塑料环，有感应电流吗？有感应电动势吗？有感生电场吗？,(5)如果只有变化的磁场，磁场的周围还有感生电场吗？,3、感生电场是否存在只取决于有无磁场变化.与是否存在导体及是否存在闭合电路无关。,磁场变强,B,4、感生电场的方向与感应电流方向相同,判断方法：类似感应电流的判断方法（楞次定律）；,变化的磁场（例如磁场变强）,感生电场,感生电场产生的模型,仔细观察体会，试讨论总结 6、感生电场线特点：,（1）：电场线闭合、涡旋状,（2）：涡旋面与磁场方向垂直,（3）：感生电场线方向与感应 电流方向一致。（可用楞次定律判断）,5、感
4、生电动势中的非静电力是感生电场对电荷的作用力。,7、对比感生电场与静电场有何区别？（1）产生原因不同：（2）电场线不同：（3）做功时能量转化不同：,如果把开口的导体环接入外电路中，分析整个电源的能 量转化。,7、感生电场力作为非静电力克服静电力 把正电荷从负极搬运到正极，将磁场能 转化为电能；,感生电动势中的能量转化：,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,实际应用,电子感应加速器,穿过真空室内磁场的方向,由图知电子沿什么方向运动,要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何,由感生电场引起的磁场方向如何,竖直向上,逆时针,顺时针,向下
5、,原磁场在增强，即电流在增大。,长为L导体棒cd以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中向右匀速运动。(1)棒中有感应电流吗？ 有感应电动势吗？哪端电势 高?自由电子聚集在哪一端？(2)如果给导体两端外接一个电阻R,导体棒中就会有 感应电流。,二、电磁感应现象中的洛伦兹力,V,F,Vi,Fi,F1,V1,FB,当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D 端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。,由于导体运动而产生的感应电动势叫动生电动势,1、动生电动势：,二、电磁感应
6、现象中的洛伦兹力,即：EBLV,结论：与法拉第电磁感应定律得到的结果一致,2、动生电动势大小的推导过程：,对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解 (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454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,图454,（2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直，它对电子不做功，更具体地说，F合的一个分量是F1这个分力做功，产生动生电动势F合的另一个分量是F2，阻碍导体运动做负功可以证明两个分力F1和F2所做的功的代数和为零结果仍然是洛伦兹力
7、并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所做的功通过另一个分力F1转化为能量,3、动生电动势的非静电力与 洛伦兹力有关。,4.电磁感应现象中的能量转化方式 (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,小结：,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
8、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,AC,课堂练习,2下列说法中正确的是( ) A动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功而引起的 B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的 C动生电动势的方向可以由右手定则来判定 D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反,AC,3、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的
9、感应电动势为E，则ab两点间的电势差为（ ） AE/2 BE/3 C2E/3 DE,C,4、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、在原位置附近往复运动 D、仍然保持静止状态,A,3：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求： （1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？ （2）导体MN受到的外力的大小和方向？ （3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？ （4）在此过程中感应电流做功是多少？,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。,6.如图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈c向右摆动, 则ab的运动情况是： .A.向左或向右做匀速运动.B.向左或向右做减速运动.C.向左或向右做加速运动.D.只能向右做匀加速运动.,B,完全达标,当堂检测,谢谢大家,
