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1、4-5电磁感应现象的两类情况,选修3-2,导体切割磁感线,电键闭合,改变滑动片的位置,AB相当于电源,线圈B相当于电源,磁场变化引起的电动势,回顾电荷在外电路和内电路中的运动。,电源电动势的作用是某种 非静电力对自由电荷的作用。,化学作用就是我们所说的非静电力,一、理论探究感生电动势的产生,电流是怎样产生的?,自由电荷为什么会运动?,使电荷运动的力难道是变化 的磁场对其施加的力吗?,猜想:使电荷运动的力可能是 洛伦兹力、静电力、或者是其它力,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,闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动,产生感应电流(感生电动势),感生电动势的非静电
2、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-安培定则,静止的电荷激发的电场叫静电场,变化的磁场会在周围空间激发一种电场叫做感应电场。 静电场的电场线是由 发出,到 终止,电场线 闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是 的。,正电荷,负电荷,不,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,原磁场在增强,即电流在增大。,二、理论探究动生电动势的产生,思考与讨论,1、动生电动势是怎样产生的?,2、什么力充当非静电力?,提 示,导体中的自由电
3、荷受到 什么力的作用?,导体棒的哪端电势比较高?,非静电力与洛伦兹力有关吗?,文本呈现:,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。,动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。,探讨:,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,洛伦兹力做功吗?,能量是怎样转化的呢?,1、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
4、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,AC,课堂练习,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,AB,例题: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
5、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。,实际应用,动生电动势和感生电动势,1、感生电场:由变化的磁场激发的电场. 2、感生电动势:由感生电场产生的感应电动势称 为感生电动势. 3、动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势.,感应电动势:,感生电动势,动生电动势,课堂总结,答案: 5 s,【跟踪发散】 11:如图所示,A是一面积为S0.2 m2、匝数为n100匝的圆形线圈,处在均匀磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,
6、磁感应强度随时间变化规律为B(60.02t) T,开始时外电路开关S断开,已知R14 ,R26 ,电容器电容C30 F,线圈内阻不计,求:,(1)S闭合后,通过R2的电流大小和方向; (2)S闭合一段时间后又断开,在断开后流过R2的电荷量和电流方向,解析: 由B(60.02t) T知,圆形线圈A内的磁场先是向里均匀减小,后是向外均匀增大,由楞次定律知,感生电动势的方向始终为顺时针方向,画出等效电路图如下图所示,电容器带电量QCUC301060.24 C 7.2106 C 电容器右端带正电,断开S后,放电电流方向为QR2P 电荷量为Q7.2106 C. 答案:(1)0.04 A QR2P (2)
7、7.2106 C QR2P,(2010重庆卷)法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究实验装置的示意图可用图所示,两块面积均为S的矩形金属板,平行、正对、竖直地全部浸在河水中,间距为d,水流速度处处相同,大小为v,方向水平金属板与水流方向平行,地磁场磁感应强度的竖直分量为B,水的电阻率为,水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两金属板上,忽略边缘效应求:,(1)该发电装置的电动势; (2)通过电阻R的电流强度; (3)电阻R消耗的电功率,【跟踪发散】 21:一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤道上空( ) A由东向西水平飞行时,
8、金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上 D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势,感生电动势和动生电动势方向关系的判定 如果同一电路中同时存在感生电动势和动生电动势,应考虑两者的方向,弄清连接方式,是串联还是并联,如果串联,方向相同则电动势相加,相反则电动势相减,如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨的单位长度电阻为r00.10 /m,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l0.20 m有随时间变
9、化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为Bkt,比例系数k0.02 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t6.0 s时金属杆所受的安培力,1在空间某处存在一变化的磁场,则下列说法中正确的是( ) A在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电流 B在磁场中放一闭合线圈,线圈中不一定产生感应电流 C在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定不会产生电场 D在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定会产生电场,解析: 由感应电流产生的条件可知,
10、只有闭合线圈中磁通量发生改变,才能产生感应电流,如果闭合线圈平面与磁场方向平行,则线圈中无感应电流产生,故A错误,B正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,感生电场的产生与变化的磁场周围有无闭合线圈无关,故C错误,D正确故正确答案为B、D. 答案: BD,2在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( ) 解析: 均匀变化的磁场会产生恒定的感生电场,由Bt图象可以看出只有C中的磁场是均匀变化的 答案: C,3.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伦兹力有关
11、 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,解析: 如右图所示,当导体向右运动时,其内部的自由电子因受向下的洛伦兹力作用向下运动,于是在棒的B端出现负电荷,而在棒的A端出现正电荷,所以A端电势比B端高棒AB就相当于一个电源,正极在A端 答案: AB,4.某空间出现了如右图所示的一组闭合的电场线,这可能是( ) A沿AB方向的磁场在迅速减弱 B沿AB方向的磁场在迅速增强 C沿BA方向的磁场在迅速增强 D沿BA方向的磁场在迅速减弱,解析: 根据电磁感应原理,闭合回路中的磁通量变化时,会使闭合回路中产生感应电流,该电流的方向可用楞次定律判断根据麦克斯韦电磁理论,闭合
12、回路中产生感应电流,是因为闭合回路中的自由电荷受到了电场力的作用,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,5如右图所示,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,解析: 当磁场增大时,由楞次定律和右手螺旋定则知,感应电场沿逆时针方向,带负电小球在电场力作用下沿顺时针方向运动,6一个面积S4102 m2、匝数n100匝的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,则下列判断正确的是( ),A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s B在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V D在第3 s末线圈中的感应电动势等于零,答案: AC,