（通用）高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課件 新人教選修32

1、5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因，會(huì)判斷感生電動(dòng)勢(shì)的方向，并會(huì)計(jì)算它的大小.2.了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因，會(huì)判斷動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向，并會(huì)計(jì)算它的大小.3.知道公式En 與EBlv的區(qū)別和聯(lián)系.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)一、感生電場(chǎng)的產(chǎn)生一、感生電場(chǎng)的產(chǎn)生麥克斯韋在他的電磁理論中指出： 的磁場(chǎng)能在周圍空間激發(fā) ，這種電場(chǎng)叫感生電場(chǎng).二、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生二、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生1.由 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì).2.感生電動(dòng)勢(shì)大?。篍3.方向判斷：由 和 判定.變化感生電場(chǎng)電場(chǎng)右手螺旋定則 .楞次

2、定律三、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生1.由于 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì).2.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大?。?(B的方向與v的方向垂直).3.方向判斷： 定則.導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)右手EBlv答案即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)感生電場(chǎng)線是閉合的.()(2)只要磁場(chǎng)變化，即使沒(méi)有電路，在空間也將產(chǎn)生感生電場(chǎng).()(3)處于變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，其內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng)，是由于受到感生電場(chǎng)的作用.()答案2.研究表明，地球磁場(chǎng)對(duì)鴿子識(shí)別方向起著重要作用.在北半球若某處地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為5105 T.鴿子以20 m/s的速度水平滑翔，鴿子兩翅展開(kāi)可達(dá)30 cm左右，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)

3、勢(shì)約為_(kāi)V，_(填“左”或“右”)側(cè)電勢(shì)高.左3104重點(diǎn)探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，B增強(qiáng)，那么就會(huì)在空間激發(fā)一個(gè)感生電場(chǎng)E.如果E處空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流.(1)感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向有什么關(guān)系？如何判斷感生電場(chǎng)的方向？一、電磁感應(yīng)中的感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)圖1答案答案感應(yīng)電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同.感生電場(chǎng)的方向與正電荷受力的方向相同，因此，感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向相同，感生電場(chǎng)的方向可以用楞次定律來(lái)判定.答案(2)上述情況下，哪種作用扮演了非靜電力的角色？答案答案答案感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用.知識(shí)深化知識(shí)

4、深化1.變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生感生電場(chǎng)，與閉合電路是否存在無(wú)關(guān).如果在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，自由電荷在感生電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng).2.感生電場(chǎng)可用電場(chǎng)線形象描述.感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的，而靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不閉合.例例1(多選)某空間出現(xiàn)了如圖2所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是A.沿AB方向的磁場(chǎng)在迅速減弱B.沿AB方向的磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)C.沿BA方向的磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)D.沿BA方向的磁場(chǎng)在迅速減弱答案圖2閉合回路(可假定其存在)的感應(yīng)電流方向就表示感生電場(chǎng)的方向.判斷思路如下：技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng).(1)自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)，

5、并因此受到洛倫茲力.導(dǎo)體棒中的自由電荷受到的洛倫茲力方向如何？(為了方便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的自由電荷是正電荷).二、電磁感應(yīng)中的動(dòng)生電場(chǎng)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)圖3答案答案答案導(dǎo)體棒中自由電荷(正電荷)具有水平方向的速度，由左手定則可判斷自由電荷受到沿棒向上的洛倫茲力作用.(2)若導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否總會(huì)沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去？為什么？答案答案答案自由電荷不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去.因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來(lái)越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，當(dāng)電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，自由電荷不再定向運(yùn)動(dòng).(3)導(dǎo)體棒哪端電勢(shì)比較高？如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場(chǎng)外的一個(gè)用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的？答案答案C端電

6、勢(shì)較高，導(dǎo)體棒中電流是由D到C的.例例2如圖4所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈與足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)線圈按圖示方向以速度v垂直B運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是A.線圈中無(wú)電流，abcdB.線圈中無(wú)電流，abdcC.線圈中有電流，abcdD.線圈中有電流，abdc圖4解析解析線圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量不變，所以在線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，C、D錯(cuò)誤；導(dǎo)線兩端有電勢(shì)差，根據(jù)右手定則，可知A錯(cuò)誤，B正確.解析答案三、En 和EBlv的比較應(yīng)用 EnEBlv區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果 t內(nèi)的平

7、均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)聯(lián)系EBlv是由En 在一定條件下推導(dǎo)出來(lái)的，該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論例例3如圖5所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)，ABON，若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問(wèn)：(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少？此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？圖5解析答案解析解析夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)才是電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3 s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為：(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？解析答案解析解析

8、3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量3 s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：四、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算例例4長(zhǎng)為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖6所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：(1)ab棒的平均速率；圖6解析答案(2)金屬棒ab兩端的電勢(shì)差；解析答案(3)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)面積中通過(guò)的磁通量為多少？此過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？解析答案解析解析經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)的扇形面積由法拉第電磁感應(yīng)定律得：導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，其一端固定，以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E ，如圖7所示.總結(jié)提升總結(jié)提升圖7若

9、圓盤(pán)在磁場(chǎng)中以角速度繞圓心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖8所示，相當(dāng)于無(wú)數(shù)根“輻條”轉(zhuǎn)動(dòng)切割，它們之間相當(dāng)于電源的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，圓盤(pán)上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為圖8達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì))如圖9所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則A.小球速度變大B.小球速度變小C.小球速度不變D.小球速度可能變大也可能變小答案1234圖9解析解析解析磁場(chǎng)的變化使空間內(nèi)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，但沒(méi)有說(shuō)明磁場(chǎng)是變大還是變小，所以產(chǎn)生的感生電場(chǎng)的方向可能與小球運(yùn)動(dòng)方向相同也可能相反，D項(xiàng)正確.12342.(

10、感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì))如圖10甲所示線圈總電阻r0.5 ，匝數(shù)n10，其端點(diǎn)a、b與R1.5 的電阻相連，線圈內(nèi)磁通量變化規(guī)律如圖乙所示.關(guān)于a、b兩點(diǎn)電勢(shì)a、b及兩點(diǎn)電勢(shì)差Uab，正確的是A.ab，Uab1.5 VB.ab，Uab1.5 VC.ab，Uab0.5 V答案圖101234解析解析解析從題圖乙可知，線圈內(nèi)的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓鶕?jù)右手螺旋定則可知，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?在回路中，線圈相當(dāng)于電源，由于電流的方向是逆時(shí)針?lè)较?，所以a相當(dāng)于電源的正極，b相當(dāng)于電源的負(fù)極，

11、所以a點(diǎn)的電勢(shì)大于b點(diǎn)的電勢(shì).12341234a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差相當(dāng)于電路中的路端電壓，所以UabIR1.5 V，故A正確.3.(轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì))如圖11所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上.當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為a、b、c.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是A.ac，金屬框中無(wú)電流B.bc，金屬框中電流方向沿abcaC.Ubc Bl2，金屬框中無(wú)電流D.Uac Bl2，金屬框中電流方向沿acba答案圖11解析1234解析解析金屬框abc平面與磁場(chǎng)方向平行，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量始終為零，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷ac，bc，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；12344.(平動(dòng)切割產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)平動(dòng)切割產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì))(多選)如圖12所示，三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，從O點(diǎn)開(kāi)始以速度v勻速右移，該導(dǎo)軌與金屬桿均由粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是 A.電路