高中物理 第四章 5 电磁感应现象的两类情况课件 粤教选修32.ppt

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1、5 电磁感应现象的两类情况2021/8/11 星期三1知识点 1 感生电场与感生电动势1感生电场(1)定义：变化的磁场在周围空间所激发的电场(2)方向：就是感生电流的方向，用楞次定律判断(3)电场线：是闭合的曲线2021/8/11 星期三22感生电动势(1)定义：由感生电场产生的电动势感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力(2)感生电动势大小由法拉第电磁感应定律求得，即：(3)感生电场是产生感生电动势的原因2021/8/11 星期三33应用实例：电子感应加速器(1)电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备，如图451 所示图 451(2)原理：它的柱形电磁铁在两极间产生磁

2、场在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速2021/8/11 星期三4知识点 2 洛伦兹力与动生电动势1定义：由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力2动生电动势与洛伦兹力有关，因为洛伦兹力总是与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力始终不做功3动生电动势的大小可用 EBlvsin，该公式适用于匀强磁场，直导线既垂直于磁感应强度 B，又垂直于速度 v.式中是v 与 B 的夹角Bsin 可看作 B 在垂直于 v 方向上的分量 B ，v sin 可看作 v 在

3、 B 方向上的分量 v.2021/8/11 星期三5感生电动势动生电动势特点闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化原因由于 B 变化引起回路中变化由于 S 变化引起回路中变化非静电力的来源变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势非静电力是洛伦兹力的分力，由洛伦兹力对运动电荷作用而产生电动势方向判断 楞次定律楞次定律或右手定则知识点 3 感生电动势与动生电动势的区别2021/8/11 星期三6【例1】如图 452 所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米

4、的电阻为 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有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度 B 与时间 t 的关系为 Bkt，比例系数 k0.020 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图 4522021/8/11 星期三72021/8/11 星期三81(双选)如图 453 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，下列说

5、法中正确的是()图 4532021/8/11 星期三9A磁场变化时，会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以上说法都不对解析：变化的磁场产生电场，处在其中的导体，其内部的自由电荷在电场力作用下定向移动形成电流答案：AC2021/8/11 星期三10题型1感生电动势的应用【例2】内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度 v0 沿逆时针方向匀速转动，如图 454 所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度 B.随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，则正确的是()图 4542021/8

6、/11 星期三11A小球对玻璃环的压力一定不断增大B小球受到的磁场力一定不断增大C小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动D磁场力对小球先做负功后做正功解析：空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度 B 随时间成正比增加的变化磁场，在此空间激发感生电场，由于感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，感生电场的方向从上往下看顺时针，感生电场对电荷的作用力与电荷的运动方向相反，所以小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动答案：C2021/8/11 星期三122在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图 455 甲所示，当磁场

7、的磁感应强度 B 随时间 t 如图乙变化时，下列选项)中正确表示线圈中感应电动势 E 变化的是(图 4552021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14答案：A2021/8/11 星期三15题型2动生电动势的应用【例3】如图 456 所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L的两只闭合线框 a 和 b，以相同的速度从磁感应强度为 B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能变)化，若外力对环做的功分别为 Wa、Wb，则 WaWb 为(图 4562021/8/11 星期三16A14C11B12D不能确定答案：A2021/8/11 星期三173.(2011 年湛江调研)

8、如图 457 所示，在磁感应强度B1.2T 的匀强磁场中，让导体 PQ 在 U 型导轨上以速度 v010 m/s 向右匀速滑动，两导轨间距离 L0.5 m，则产生的感应)D电动势的大小和 PQ 中的电流方向分别为(图 457A0.6 V，由 P 向 QC6 V，由 P 向 QB0.6 V，由 Q 向 PD 6 V，由 Q 向 P2021/8/11 星期三18题型3电磁感应与力学的综合应用【例 4】如图 458 所示，有两根足够长、不计电阻，相距L 的平行光滑金属导轨 cd、ef 与水平面成角固定放置，底端接一阻值为 R 的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上

9、现有一平行于 ce、垂直于导轨、质量为 m、电阻不计的金属杆 ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力 F 作用下，从底端 ce 由静止沿导轨向上运动，当 ab 杆速度达到稳定后，撤去拉力 F，最后 ab 杆又沿轨道匀速回到 ce 端已知 ab 杆向上和向下运动的最大速度相等求拉力 F 和杆 ab最后回到 ce 端的速度 v.图 4582021/8/11 星期三19解：当 ab 杆沿导轨上滑达到最大速度 v 时，其受力如图459 所示图 459由平衡条件可知 FFBmgsin 0 又 FBBIL2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三214如图 4510 所示，宽度为 L 的足够长的平行金属导轨 MN、PQ 的电阻不计，垂直导轨水平放置一质量为 m 电阻为R 的金属杆 CD，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨平面与水平面之间的夹角为，金属杆由静止开始下滑，动摩擦因数为，下滑过程中重力的最大功率为P，求磁感应强度的大小图 45102021/8/11 星期三22解：金属杆先加速后匀速运动，设匀速运动的速度为 v，此时有最大功率，金属杆的电动势为 EBLv2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24