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1、5电磁感应现象的两类情况学习目标1.知道感生电动势、动生电动势的概念及产生原因.2.会用楞次定律判断感生电场的方向，用左手定则判断洛伦兹力的方向.（重点）3.知道电磁感应现象遵守能量守恒定律.4.与力学、电路相结合的电磁感应综合问题.（难点）自主预习9IS新加一一一一一一一一一一_一一加一一一一一知识梳理口一、电磁感应现象中的感生电场1 .感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场.2 .感生电动势：由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.4 .感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据楞次定律和右手螺旋定则判断.二、电磁感应现象中的洛伦兹力
2、1 .动生电动势：由于导体做切割磁感线运动而产生的感应电动势.2 .动生电动势中的“非静电力”：自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关.3 .动生电动势中的功能关系：闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电也口基础自测匚（1 .思考判断（正确的打，错误的打“x”）（1）磁场可以对电荷做功.（X）（2）感生电场可以对电荷做功.（正）（3）磁场越强，磁场变化时产生的感生电场越弓虽.（X）（4）动生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.（正）（5）产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功.（X）2 .在如图所示的四种磁场变化
3、情况中能产生恒定的感生电场的是（）C.C变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故选3 .（多选）如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的（）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根据动生电动势的定义，A项正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B项正确，CD项错误.合作探究。膜重减零点1/I对感生电场和感生电动势的理解-广I1 .感生电场是一种涡旋电场，电场线是
4、闭合的.2 .感生电场的方向可由楞次定律判断.如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场.3 .感生电场的存在与是否存在闭合电路无关.4 .电路中电源电动势是非静电力对自由电荷的作用.在电池中，这种力表现为化学作用.5 .感生电场对电荷产生的力，相当于电源内部的所谓的非静电力.感生电动势在电路中的作用就是电源.【例1】某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向：,1下看是顺时针的，这可能是（）A.1AAB方向磁场在迅速减弱线=B.沿AB方向磁场在迅速增强：C. ?gBA方向磁场恒定不变D. 7BBA方向磁场在迅速减弱A感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假
5、设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA方向增强，所以A有可能.【例2】如图甲所示，匝数n=50的圆形线圈M它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点的电势高低与电压表的读数为A. 2 ”,20 VC.八 () b,10 VD. () aV () b,10 V由楞次定律知，线圈圆形线圈产生电动势，相当于电源内电路.磁通量均匀增大,中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，
6、故(J) a (j) b ；A8X0.01E=n=50xV=At4X0.110V,电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势，因而电压表的读数为10V.故B正确.。针对训缥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XXX周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（）A.不变X（x日）X8 .增加、xxxC.减少D.以上情况都可能B当磁场增强时，将产生逆时针方向的电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，动能增大.故B正确.3煎2/对动生电动势的理解和计算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移动电荷的非静电力感生电场对
7、自由电荷的电场力导体中自由电荷所受洛伦兹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大小计算方法A由E=n外计算通常由E=Blvsin0计算，一，A、一也可由E=n-jp计算【例3】如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每尸根导轨每米的电阻为0=0.10Q,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l=0.20m.有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.020T/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
8、保持与导轨垂直，在t=0时刻，金属杆紧靠P、Q端，在外力作用下，金属杆以恒定的加速度a=1m/s2从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=0.6s时金属杆所受的安培力.解析t=0.6s时，回路中动生电动势Ei=Blv又B=kt,v=at代入数据解得Ei=1.44X10-3V一,A中AB感生电动势E2=-=jylx12又x=2t代入数据解得E=0.72X10-3V又由右手定则及楞次定律知曰、E同向，故此时回路中总电动势为E=E+E=2.16X103v2回路中电阻R=2xr0=3.6x10Q回路中电流I=E=6X102AR则金属杆受的安培力F=BIl=ktIl=1.44X104N,由左手定则知方向向
9、右.答案1.44X104N,方向向右届律后温A，1,1E=Blvsin0是由E=n-jp在一定条件下推导出来的，若B不变，则E=Blvsin0一A，一，、-一和E=n7二口是等效替代关系.2若导体切割磁感线的同时，磁感应强度B是变化的，则E=一ABlvsin0和E=n是同时存在的.针对训练2.如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里，一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r,其余电阻不计，导体棒与圆形导轨接触良好.求:(1)在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值；(2) MNR左端到右端的整个过程
10、中，通过r的电荷量;MN!过圆导轨中心时通过r的电流.解析(1)整个过程磁通量的变化为所用的时间2RAt=vBtt R22RBtt Rv , v=-2AO=BS=BttR2,通过的平均电流T=f=等(2)通过r的电荷量q= I AtBti Rv2r2R Bti R(3) MNS过圆轨中心O时，感应电动势E=Blv=2BRv,，E2RBv通过r的电流I=r=.较安(1)BtiRv(2)BtiR(3)2RBvh号点3电磁感应现象中的能量转化与守恒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
11、，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.【例4】在图中，设运动导线ab长为L,速度为v,匀强磁场的磁感应强度为B,闭合电路总电阻为R探究为了保持导线做匀速运动，外力所做的功Wi卜和感应电流的电功此的关系.思路点拨:外力与安 培力平衡感应电流喧定不安求出群力所 做的功卯求犯电流所做的功W比较L 和解析运动导体产生的电动势E=BLv，一EBLv电路中的感应电流1=m=RR磁场对这个电流的作用力BVvF安=ILB=3一R保持匀速运动所需外力B2L2Vf外=f安=一R在At时间内，外力所做的
12、功E2L2V2Wk=F外vAt=rAt而此时间内，感应电流的电功是w=i2rat=B2L2v2r-At答案见解析求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般步骤(1)分析回路，分清电源和外电路.在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路.(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化.修针对训练3 .(多选)如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面向里，先后r.i两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场，第一次拉出时速度为V1=V0,第二次拉出时速度为V2=2vo,前后两次拉出线圈的过程中,卜列说法错误的是()A.线圈
13、中感应电流之比是1：2B.线圈中产生的热量之比是2：1C.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1：2D.流过任一横截面感应电荷量之比为1：1BC线框在拉出磁场的过程中，导体做切割磁感线运动，产生感应电动势E=Blv,线框EBlv2Blvl中的感应电流I=r=R-,所以Ii：12=Vi：V2=1：2;线框中广生的电热Q=IRt=-R-FR-B2liV,rsI心w小八=,所以Q：Q=V1：V2=1：2;由于匀速运动，施加的外力与安培力相等，故外力的RB2l2V2-、，22功率P=Fv=BIlv=一,所以P1：P2=V1：V2=1:4;流过线圈任一横截面的电何重为q=ItBlv-R所以 q1 ：
14、 q2=1 ： 1.课堂小结1 .磁场变化时在空间激发的电 场，叫作感生电场，由感生电场 产生的感应电动势叫作感生电 动势.2 .导体切割磁感线时会产生动 生电动势，导体相当于电源，电 源内部的非静电力与洛伦兹力 有关.3 .闭合回路中，导体棒做切割 磁感线运动时，克服安培力做 功，其他形式的能转化为电能知识脉络当堂达标口SB1 .（多选）下列说法中正确的是（）A.感生电场由变化的磁场产生B.恒定的磁场能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向可以用楞次定律和安培定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向AC磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故AC项正确，BD项错误.2 .（多选）如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R,导体棒MN在导轨上且接触良好，整个装置放在垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正方向），MN台终保持静止，则0t2时间内（）
