5、电磁感应现象的两类情况.ppt

隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物1.1.什么是电源？什么是电源？2.2.什么是电动势？什么是电动势？复习复习3.3.干电池中的非静电力是什么？干电池中的非静电力是什么？说明：说明：电路中电动势的作用实际上是某种非静电力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。对自由电荷的作用。电源是通过非静电电源是通过非静电力做功把其他形式能力做功把其他形式能转化为电能的装置转化为电能的装置 如果电源移送电荷如果电源移送电荷q q时非静电力所做的时非静电力所做的功为功为W W，那么，那么W W与与q q的的比值，叫做电源的电比值，叫做电源的电动势。动势。化学作用化学作用隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物4.4.产生感应电流的条件是什么？产生感应电流的条件是什么？穿过闭合回路的磁通量发生变化穿过闭合回路的磁通量发生变化 产生感应电流的两种情况产生感应电流的两种情况磁场发生变化磁场发生变化切割磁感线切割磁感线隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物思考：思考：在电磁感应现象中，哪一种作用扮演了非静电在电磁感应现象中，哪一种作用扮演了非静电力的角色力的角色？磁场发生变化磁场发生变化切割磁感线切割磁感线思考：思考：电源分别是那部分呢？正负极如何？电源分别是那部分呢？正负极如何？处于变化磁场处于变化磁场中线圈部分中线圈部分 做切割磁感线做切割磁感线运动的导体运动的导体abab隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物问题：问题：如图所示，当穿过闭合线圈的磁场变强如图所示，当穿过闭合线圈的磁场变强时，线圈中产生顺时针的感应电流时，线圈中产生顺时针的感应电流磁场变强思考：思考：导线中的电荷此时定向移动形成电流，那么导线中的电荷此时定向移动形成电流，那么一定有力使电子定向移动，这个力是什么力呢？一定有力使电子定向移动，这个力是什么力呢？隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物一、电磁感应现象中的感生电场一、电磁感应现象中的感生电场1 1、感生电场：、感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。电场称为感生电场。注：注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感生电场是由闭合的，而感生电场是由变化的磁场变化的磁场产生的，电场产生的，电场线是闭合的。线是闭合的。思考：思考：如何确定感生电场的方向？如何确定感生电场的方向？感生电场的方向与感应电流的感生电场的方向与感应电流的方向相同。方向相同。隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物2 2、感生电动势：、感生电动势：由感生电场使导体产生的电动由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势（导线不动，磁场随时间变化时在势叫感生电动势（导线不动，磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势）导线产生的感应电动势）感生电动势的非静电力是感生电动势的非静电力是感生电场感生电场对电荷的作用。对电荷的作用。隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物例题：例题：现代科学研究中常要用到高现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中作圆周形真空室，电子在真空室中作圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电向可以变化，产生的感生电场使电子加速。右图为俯视图，如图从上子加速。右图为俯视图，如图从上往下看，电子沿逆时针方向运动。往下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？如果电流的方化才能使电子加速？如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，向与图示方向相反，为使电子加速，电流又怎样变化？电流又怎样变化？隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物 如图所示，导体棒如图所示，导体棒CDCD在均匀磁场中运动。在均匀磁场中运动。（1 1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。正电荷。（2 2）导体棒一直运动下去，自由）导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么？动下去？为什么？（3 3）导体棒的哪端电势比较高？）导体棒的哪端电势比较高？（4 4）如果用导线把）如果用导线把C C、D D两端连到磁场外的一个用两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？思考与讨论：思考与讨论：vD DC C 导体中自由电荷（正电荷）具有水导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的动是斜向上的 自由电荷不会一直运动下去。因为自由电荷不会一直运动下去。因为C C、D D两两端聚集电荷越来越多，在端聚集电荷越来越多，在CDCD棒间产生的电棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动自由电荷不再定向运动 C C端电势高端电势高 导体棒中电流导体棒中电流是由是由D D指向指向C C的的隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物二、电磁感应现象中的洛伦兹力二、电磁感应现象中的洛伦兹力1.1.动生电动势：动生电动势：由于导体运动而产生的电动势。由于导体运动而产生的电动势。动生电动势的非静电力与动生电动势的非静电力与洛伦兹力洛伦兹力有关。有关。隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物vD DC C-导体棒中自由电荷的合运动在空间大致沿什导体棒中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？么方向？v vV VF F洛洛F F2 2F F1 1思考与讨论：思考与讨论：隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物2.2.动生电动势的大小：动生电动势的大小：根据电动势的定义根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功负极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功,作作用在单位正电荷上的洛伦兹力为用在单位正电荷上的洛伦兹力为 F=F F=F 洛洛/e=/e=vBvB 则动生电动势为：则动生电动势为：E=FL=E=FL=BLvBLv结论：结论：与法拉第电磁感应定律得到的结果一致与法拉第电磁感应定律得到的结果一致隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物小结小结感感生生电电动动势势和和动动生生电电动动势势感生电场：感生电场：由变化的磁场激发的电场。由变化的磁场激发的电场。感生电动势：感生电动势：由感生电场产生的感应电由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势。动势称为感生电动势。动生电动势：动生电动势：由于导体运动而产生的感由于导体运动而产生的感应电动势。应电动势。隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物练习练习1.1.如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由如图所示，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，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（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磁场变强AC隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物练习练习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，因而在电路中有电流通过，下将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（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动势因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势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的动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的ABAB隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物例题例题3 3：如图面积为如图面积为0.2 m0.2 m2 2的的100100匝线圈处在匀强磁匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为随时间变化的规律为B=B=（2+0.2t2+0.2t）T T，定值电阻，定值电阻R R1 1=6=6，线圈电阻，线圈电阻R R2 2=4=4，求：，求：（1 1）磁通量变化率，回路的感应电动势；）磁通量变化率，回路的感应电动势；（2 2）a a、b b两点间电压两点间电压U Uabab隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物例题例题4 4：如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（时，此粒子的动能将（）A A不变不变 B B增加增加 C C减少减少 D D以上情况都可能以上情况都可能 v0隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物例题例题5 5：穿过一个电阻为穿过一个电阻为l l 的单匝闭合线圈的磁通的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少量始终是每秒钟均匀地减少2 2 WbWb，则（，则（）A A线圈中的感应电动势一定是每秒减少线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V 2 V B B线圈中的感应电动势一定是线圈中的感应电动势一定是2 V2 VC C线圈中的感应电流一定是每秒减少线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A2 AD D线圈中的感应电流一定是线圈中的感应电流一定是2 A2 ABD隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物例题例题6 6：光滑金属导轨光滑金属导轨L=0.4 mL=0.4 m，电阻不计，均匀变，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个导轨平面，如图甲。磁场的磁感化的磁场穿过整个导轨平面，如图甲。磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙。金属棒应强度随时间变化的情况如图乙。金属棒abab的电阻的电阻为为1 1，自，自t=0t=0时刻开始从导轨最左端以时刻开始从导轨最左端以v=1 v=1 m/sm/s的速的速度向右匀速运动，求：度向右匀速运动，求：（1 1）1 s1 s末回路中电动势；末回路中电动势；（2 2）1 s1 s末末abab棒所受安培力；棒所受安培力；（3 3）1 s1 s末回路中产生的热量。末回路中产生的热量。vB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙隆德县高级中学隆德县高级中学 辛志雄辛志雄人 教版理物例题例题7 7：如图所示，一金属方框如图所示，一金属方框abcdabcd从离磁场区域从离磁场区域上方高上方高h h处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况是是()()A A线框做加速运动，加速度线框做加速运动，加速度agagB.B.线框做匀速运动线框做匀速运动C.C.线框做减速运动线框做减速运动D.D.线框会跳回原处线框会跳回原处