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1、5.电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况选修选修3-23-2 导体切割磁感线导体切割磁感线动生电动势动生电动势电键闭合，改变滑动片的位置电键闭合，改变滑动片的位置感生电动势感生电动势ABABABAB相当于电源相当于电源相当于电源相当于电源线圈线圈B B相当相当于电源于电源磁场变化引磁场变化引起的电动势起的电动势回顾电荷在外电路和内电路中的运动。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电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。非静电力对自由电荷的作用。abcd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一、理论探究感生电动势的产生一、理论探究感生电动势
2、的产生一、理论探究感生电动势的产生电流是怎样产生的？电流是怎样产生的？自由电荷为什么会运动？自由电荷为什么会运动？使电荷运动的力难道是变化使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗？的磁场对其施加的力吗？猜想：使电荷运动的力可能是猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力洛伦兹力、静电力、或者是其它力磁场变强磁场变强英麦克斯韦认为，麦克斯韦认为，麦克斯韦认为，麦克斯韦认为，磁场变化时会在周围空间激发磁场变化时会在周围空间激发磁场变化时会在周围空间激发磁场变化时会在周围空间激发一种电场一种电场一种电场一种电场-感生电场感生电场感生电场感生电场闭合导体中的自由电荷在这种闭合导体中的
3、自由电荷在这种闭合导体中的自由电荷在这种闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动电场下做定向运动电场下做定向运动电场下做定向运动产生感应电流（感生电动势）产生感应电流（感生电动势）产生感应电流（感生电动势）产生感应电流（感生电动势）感生电动势的非感生电动势的非静电力是感生电静电力是感生电场对电荷的作用场对电荷的作用力。力。感生电场的方向类感生电场的方向类似感应电流方向的似感应电流方向的判定判定-楞次定律楞次定律静止的电荷激发的电场叫静电场，变化的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生磁场会在周围空间激发一种电场叫做感生电场。电场。 静电场的电场线是由静电场的
4、电场线是由 发出，到发出，到 终终止，电场线止，电场线 闭合，而感生电场是一种涡闭合，而感生电场是一种涡旋电场，电场线是旋电场，电场线是 的。的。感生电场是产生感生电场是产生 或或 的原因，的原因，感生电场的方向也可以由感生电场的方向也可以由 来判断。感应来判断。感应电流的方向与感生电场的方向电流的方向与感生电场的方向 。实际应用电子感应加速器穿过真空室内磁场的方向穿过真空室内磁场的方向穿过真空室内磁场的方向穿过真空室内磁场的方向由图知电子沿什么方向运动由图知电子沿什么方向运动由图知电子沿什么方向运动由图知电子沿什么方向运动要使电子沿此方向加速，要使电子沿此方向加速，要使电子沿此方向加速，要使
5、电子沿此方向加速，感生电场的方向如何感生电场的方向如何感生电场的方向如何感生电场的方向如何由感生电场引起的磁场方由感生电场引起的磁场方由感生电场引起的磁场方由感生电场引起的磁场方向如何向如何向如何向如何竖直向上竖直向上逆逆时时针针顺顺时时针针向下向下原磁场在增强，即电流在原磁场在增强，即电流在原磁场在增强，即电流在原磁场在增强，即电流在增大。增大。增大。增大。二、理论探究动生电动势的产生二、理论探究动生电动势的产生二、理论探究动生电动势的产生二、理论探究动生电动势的产生思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论1、动生电动势是怎样产生的？、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？、什么力
6、充当非静电力？提提提提 示示示示导体中的自由电荷受到导体中的自由电荷受到 什么力的作用？什么力的作用？导体棒的哪端电势比较高？导体棒的哪端电势比较高？非静电力与洛伦兹力有关吗？非静电力与洛伦兹力有关吗？F洛- -F电文本呈现文本呈现文本呈现文本呈现： 当导体棒在匀强磁场当导体棒在匀强磁场当导体棒在匀强磁场当导体棒在匀强磁场B B B B中以速度中以速度中以速度中以速度v v v v运动运动运动运动时，导体棒时，导体棒时，导体棒时，导体棒内部的自由电子要受到内部的自由电子要受到内部的自由电子要受到内部的自由电子要受到洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力作用，在洛仑兹力作作用，在洛仑兹力作作用，在洛仑
7、兹力作作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线用下电子沿导线用下电子沿导线用下电子沿导线向向向向D D D D 端定向运动端定向运动端定向运动端定向运动，使，使，使，使D D D D端和端和端和端和C C C C端出现了端出现了端出现了端出现了等量等量等量等量异种异种异种异种电荷，电荷，电荷，电荷，D D D D为为为为负极负极负极负极（低电势），（低电势），（低电势），（低电势），C C C C为为为为正极正极正极正极（高电（高电（高电（高电势）则导体势）则导体势）则导体势）则导体CDCDCDCD相当一个相当一个相当一个相当一个电源电源电源电源。 动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。动生电动势的非静
8、电力与洛伦兹力有关。探讨探讨探讨探讨：-洛伦兹力不做功，不提供洛伦兹力不做功，不提供洛伦兹力不做功，不提供洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的能量，只是起传递能量的能量，只是起传递能量的能量，只是起传递能量的作用。作用。作用。作用。即外力克服洛伦即外力克服洛伦兹力的一个分量兹力的一个分量F F2 2所做所做的功，通过另一个分的功，通过另一个分量量F F1 1转化为感应电流的转化为感应电流的能量能量洛伦兹力做功吗？洛伦兹力做功吗？洛伦兹力做功吗？洛伦兹力做功吗？能量是怎样转化的呢？能量是怎样转化的呢？能量是怎样转化的呢？能量是怎样转化的呢？v2vF洛F2F11 1、如图所示，一个闭合电路
9、静止于磁场中，、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，下列说法中正确的是（应电动势，下列说法中正确的是（ ）A A、磁场变化时，会在在空间中激发一种电场、磁场变化时，会在在空间中激发一种电场B B、使电荷定向移动形成电流的力是磁场力、使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C C、使电荷定向移动形成电流的力是电场力、使电荷定向移动形成电流的力是电场力D D、以上说法都不对、以上说法都不对AC磁场变强磁场变强2 2、如图所示，导体、如图所示，导体ABAB在做切割磁感线运动时，在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而
10、在电路中有电流通过，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（下列说法中正确的是（ ）A A、因导体运动而产生的感应电动势称为动生电、因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势动势B B、动生电动势的产生与洛仑兹力有关、动生电动势的产生与洛仑兹力有关C C、动生电动势的产生与电场力有关、动生电动势的产生与电场力有关D D、动生电动势和感生电动势产生的原因是一样、动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的的ABABV VLMN R例题：光滑导轨上架一个直导体棒例题：光滑导轨上架一个直导体棒例题：光滑导轨上架一个直导体棒例题：光滑导轨上架一个直导体棒MNMNMNMN，设，设，设，
11、设MNMNMNMN向右匀速向右匀速向右匀速向右匀速运动的速度为运动的速度为运动的速度为运动的速度为V V V V，MNMNMNMN长为长为长为长为L,L,L,L,不计其他电阻求：不计其他电阻求：不计其他电阻求：不计其他电阻求：（1 1 1 1）导体）导体）导体）导体MNMNMNMN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？做匀速运动时受到的安培力大小和方向？做匀速运动时受到的安培力大小和方向？做匀速运动时受到的安培力大小和方向？（2 2 2 2）导体）导体）导体）导体MNMNMNMN受到的外力的大小和方向？受到的外力的大小和方向？受到的外力的大小和方向？受到的外力的大小和方向？（3 3 3 3）MN
12、MNMNMN向右运动向右运动向右运动向右运动S S S S位移，外力克服安培力做功的表达位移，外力克服安培力做功的表达位移，外力克服安培力做功的表达位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？式是什么？式是什么？式是什么？（4 4 4 4）在此过程中感应电流做功是多少？）在此过程中感应电流做功是多少？）在此过程中感应电流做功是多少？）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服安培力做了多少功将有多少热量产生。量产生。实际应用实际应用动生电动生电动势和动势和感生电感生电动势动势1 1、感生电场感生电场: :由变化的磁场激发的电
13、场由变化的磁场激发的电场. .2 2、感生电动势感生电动势: :由感生电场产生的感应电动势称由感生电场产生的感应电动势称 为感生电动势为感生电动势. .3 3、动生电动势动生电动势: :由于导体运动而产生的感应电动势由于导体运动而产生的感应电动势. .感应电动势：感应电动势：感生电动势感生电动势动生电动势动生电动势课堂总结课堂总结课堂总结课堂总结感生感生电动势与与动生生电动势的比的比较感生感生电动势动生生电动势产生原因生原因磁磁场的的变化化导体做切割磁感体做切割磁感线运运动移移动电荷荷的非静的非静电力力感生感生电场对自由自由电荷的荷的电场力力导体中自由体中自由电荷所受洛荷所受洛伦兹力沿力沿导体
14、方向的分体方向的分力力路中相当路中相当于于电源的源的部分部分处于于变化磁化磁场中的中的线圈部分圈部分做切割磁感做切割磁感线运运动的的导体体 如如图所示的是一个水平放置的玻璃所示的是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽形小槽，槽内光滑，槽内光滑，槽宽度和深度度和深度处处相同相同现将一直径略小于槽将一直径略小于槽宽的的带正正电小球放在槽中，小球放在槽中，让它它获得一初速度得一初速度v0，与此同，与此同时，有，有一一变化的磁化的磁场垂直穿垂直穿过玻璃玻璃圆环形小槽外径所形小槽外径所对应的的圆面，面，磁感磁感应强强度的大小跟度的大小跟时间成正比，方向成正比，方向竖直向下直向下设小球在小球在运运动过程中程中
15、电荷量不荷量不变，则()例例例例1 1A小球受到的向心力大小不小球受到的向心力大小不变B小球受到的向心力大小不断增大小球受到的向心力大小不断增大C磁磁场力力对小球做了功小球做了功D小球受到的磁小球受到的磁场力大小与力大小与时间成正比成正比【思路点思路点拨】解答本解答本题时可按以下思路分析：可按以下思路分析：【解解析析】当当磁磁感感应强强度度随随时间均均匀匀增增大大时，将将产生生一一恒恒定定的的感感生生电场，由由楞楞次次定定律律知知，电场方方向向和和小小球球初初速速度度方方向向相相同同，因因小小球球带正正电，电场力力对小小球球做做正正功功，小小球球速速度度逐逐渐增增大大，向向心心力力也也随随着着
16、增增大大，故故A错误，B正正确确；洛洛伦兹力力对运运动电荷荷不不做做功功，故故C错误；带电小小球球所所受受洛洛伦兹力力FqBv，随随着着速速率率的的增增大大而而增增大大，同同时Bt，则F和和t不不成成正正比比，故故D错误故故选B.【答案答案】B【规律律总结】解解题的关的关键是由楞次定律判断感生是由楞次定律判断感生电场方向方向和确定和确定该电场力力对小球的做功情况小球的做功情况跟踪跟踪训练1下列下列说法中正确的是法中正确的是()A动生生电动势是洛是洛伦兹力力对导体中自由体中自由电荷做功而引起的荷做功而引起的B因因为洛洛伦兹力力对运运动电荷荷始始终不不做做功功，所所以以动生生电动势与洛与洛伦兹力无关力无关C感生感生电场是由是由变化的磁化的磁场激激发而而产生的生的D感生感生电场的方向可以用楞次定律和安培定的方向可以用楞次定律和安培定则来判定来判定解析：解析：选CD.动生生电动势是洛是洛伦兹力沿力沿导体方向的分力做功体方向的分力做功引起的，但洛引起的，但洛伦兹力力对自由自由电荷所做的荷所做的总功仍功仍为零，零，选项A、B错误；由麦克斯；由麦克斯韦电磁理磁理论知，知，C正确，感生正确，感生电场的的产生也是符合生也是符合电磁感磁感应原理的，原理的，D正确故正确故选CD.
