15电磁感应中的能量转化与守恒.ppt

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1、高中物理教科版选修-系列课件第一章电磁感应1.5 电磁感应中的能量转化与守恒教教 学学 目目 标标 （一）知识与技能（一）知识与技能 1知道感生电场。 2知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。 （三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观 通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。 教学重点：教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。 教学难点：教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。 教学方法：教学方法：讨论法，讲练结合法 教学用具：教学用具：多媒体

2、课件 1、感应电场：变化的磁场在其周围空间激发的电、感应电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场场称为感应电场 特征：由于磁场的强弱变化，闭合电路中产生了特征：由于磁场的强弱变化，闭合电路中产生了感应电流，电路中的自由电荷是在感应电场作用感应电流，电路中的自由电荷是在感应电场作用下定向移动的，即由于感应电场的变化，在电路下定向移动的，即由于感应电场的变化，在电路中形成了感应磁场，感应电场为涡旋电场。中形成了感应磁场，感应电场为涡旋电场。 注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是注：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，电场线是不闭合的，而感由正

3、电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。当磁场增强时，产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线，当磁场增强时，产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线，如果此空间存在闭合导线，导体中的自由电荷就会在电场如果此空间存在闭合导线，导体中的自由电荷就会在电场力作用下定向移动，而产生感应电流力作用下定向移动，而产生感应电流2、感应电动势：由感生电场使导体产生的、感应电动势：由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势电动势叫感生电动势（导线不动，磁场随（导线不动，磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势）时间变化时在导线产生的感应电动势

4、）1）作用：在电路的作用就是电源，其电路）作用：在电路的作用就是电源，其电路就是内电路，当它与外电路连接后就会对就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电外电路供电2）产生原因：）产生原因：二、洛仑兹力与动生电动势二、洛仑兹力与动生电动势1、动生电动势：磁场不变，由导体运动引、动生电动势：磁场不变，由导体运动引起磁通量的变化而产生的感应电动势起磁通量的变化而产生的感应电动势 2、产生机理：、产生机理：问题问题1：自由电荷会随着导线棒运动，并因：自由电荷会随着导线棒运动，并因此受到洛伦兹力，导体中自由电荷的合运此受到洛伦兹力，导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向运动？（为正电动在空间大

5、致沿什么方向运动？（为正电荷）荷） 由左手定则可知，自由电荷将受到由由左手定则可知，自由电荷将受到由C到到D的力，所以自由电荷沿导线向下运动的力，所以自由电荷沿导线向下运动问题问题2：导体棒一直运动下去，自由电荷是否会沿：导体棒一直运动下去，自由电荷是否会沿着导体棒一直运动下去吗？为什么？着导体棒一直运动下去吗？为什么？不会，因为正电荷向不会，因为正电荷向D运动，运动，C端将出现过剩负电端将出现过剩负电荷，荷，D端出现过剩正电荷，结果导体上端电势低端出现过剩正电荷，结果导体上端电势低于下端电势，形成由下端于下端电势，形成由下端D指向上端指向上端C的静电场，的静电场，正电荷的力向上，与洛仑兹力方

6、向相反，当正电荷的力向上，与洛仑兹力方向相反，当F洛洛=F静电静电时，自由电荷不再运动时，自由电荷不再运动 问题问题3：导体的棒的哪端电势比较高？：导体的棒的哪端电势比较高？ D端电势高端电势高 问题问题4：如果用导线把：如果用导线把C、D两端连到磁场外的一两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？个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向？CD相当于电源，电源内部，电流由低电势流向高相当于电源，电源内部，电流由低电势流向高电势，电流方向是电势，电流方向是C到到D 动生电动势的表达式：动生电动势的表达式：作用在单位正电荷的洛伦兹力为作用在单位正电荷的洛伦兹力为 F=F 洛洛/e=vB

7、则动生电动势为：则动生电动势为：E=FL=BLv例例1、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的、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，金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的感应电动势为在粗环里产生的感应电动势为E，则，则ab两点间的两点间的电势差为（电势差为（ ） AE/2 BE/3 C2E/3 DE 例例2、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在、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，整个装置处水平桌面上，环内有一

8、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，小球于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（将（ ）A、沿顺时针方向运动、沿顺时针方向运动B、沿逆时针方向运动、沿逆时针方向运动C、在原位置附近往复运动、在原位置附近往复运动D、仍然保持静止状态、仍然保持静止状态 例例3、有一面积为、有一面积为S=100cm2 的金属环，电阻为的金属环，电阻为E=0.1如图所示，环中磁场变化规律如图所示，如图所示，环中磁场变化规律如图所示，且方向垂直环向里，在且方向垂直环向里，在t1和和t2时间内，环中感应时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？例例4：如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强：如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度度B=0.5T，并且以，并且以B/t=0.1T/S在变化在变化.水平轨水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上的导轨上放一电阻放一电阻R0=0.1的导体棒，并用水平线通过定的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为滑轮吊着质量为M=0.2kg的重物，轨道左端连接的重物，轨道左端连接的电阻的电阻R=0.4，图中的，图中的L=0.8m，求至少经过多长，求至少经过多长时间才能吊起重物。时间才能吊起重物。