第五節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的兩類情況

1、 第五節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的兩類問題 編者：楊福松【學習目標】1知道感生電場2知道感生電動勢和動生電動勢的區(qū)別與聯(lián)系3會利用公式進行簡單的計算【要點導學】什么是電源？什么是電動勢？如果電源移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么電源的電動勢E=在電磁感應現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應電動勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？ 一、感應電場與感生電動勢穿過閉合回路的磁場增強，在回路中產(chǎn)生感應電流。是什么力充當非靜電力使得自由電荷發(fā)生定向運動呢？英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時在空間激發(fā)出一種電場，這種電場對自由電荷產(chǎn)生了力的作用，使自由電荷運動起來，形成了電流，或者說產(chǎn)生了電動勢。感生

2、電場_感生電動勢_現(xiàn)代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖4-5-2所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動，那么當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？如果電流的方向與圖示方向相反，為使電子加速，電流又應怎樣變化？ 分析： 二、洛倫茲力與動生電動勢如圖4-5-3，導體棒CD在均勻磁場中運動。1、自由電荷會隨著導體棒運動，并因

3、此受到洛倫茲力。導體中自由電荷的合運動在空間大致沿什么方向？（為了方便，可以認為導體中的自由電荷是正電荷）2、導體棒一直運動下去，自由電荷是否也會沿著導體棒一直運動下去?為什么?3、導體棒的哪端電勢比較高?4、如果用導線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導體棒中電流是沿什么方向的?分析：動生電動勢：_如圖所示，導體棒運動過程中產(chǎn)生感應電流，試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況?！镜湫屠}】【例1】 如圖4-5-5所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應電動勢，下列說法中正確的是（ ）A磁場變化時，會在在空間中激發(fā)一種電場B使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C使電荷定向

4、移動形成電流的力是電場力D以上說法都不對【例2】如圖4-5-6所示，導體AB在做切割磁感線運動時，將產(chǎn)生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（ ）A因?qū)w運動而產(chǎn)生的感應電動勢稱為動生電動勢B動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)C動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的lRBab【例3】如圖所示，豎直向上的勻強磁場在初始時刻的磁感應強度B0=0.5T，并且以=1T/s在增加，水平導軌的電阻和摩擦阻力均不計，導軌寬為0.5m，左端所接電阻R= 0.4。在導軌上l=1.0m處的右端擱一金屬棒ab，其電阻R0=0.1，并用水平細繩通過定滑輪吊著質(zhì)量為M =

5、2kg 的重物，欲將重物吊起，問：（1）感應電流的方向（請將電流方向標在本題圖上）以及感應電流的大?。唬?）經(jīng)過多長時間能吊起重物。【分層練習】電磁感應現(xiàn)象的兩類問題 班級_姓名_學號_（ ）1.關(guān)于感應電動勢大小的下列說法中，正確的是A線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大B線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應電動勢一定越大C線圈放在磁感強度越強的地方，產(chǎn)生的感應電動勢一定越大D線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應電動勢越大（ ）2.一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做圓周運動，當磁感應強度均勻增大時，此粒子的動能將A不變 B增加C減少 D以上情況都可能 （ ）3.穿過一個電阻為l

6、的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒鐘均勻地減少2 Wb，A線圈中的感應電動勢一定是每秒減少2 V B線圈中的感應電動勢一定是2 VC線圈中的感應電流一定是每秒減少2 AD線圈中的感應電流一定是2 A（ ）4.如圖4-5-8所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面下面對于兩管的描述中可能正確的是AA管是用塑料制成的，B管是用銅制成的BA管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的CA管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的（ ）5.在垂

7、直于勻強磁場的平面內(nèi)，固定著同種導線制成的同心金屬圓環(huán)A、B，環(huán)半徑為RB=2RA。當磁場隨時間均勻變化時，兩環(huán)中感應電流IA：IB為A.1：2 B.2：1 C.1：4 D.4：1（ ）6.在勻強磁場中有一接有電容器的回路，已知C=30F，L1=5cm，L2=8cm，磁場以5×10-2T/s的速率增強，則電容器上板帶A、正電，帶電量為2×10-9CB、正電，帶電量為6×10-9CC、負電，帶電量為4×10-9CD、負電，帶電量為6×10-9C（ ）7如圖4-5-10所示，相距為L，在足夠長度的兩條光滑平行導軌上，平行放置著質(zhì)量和電阻均相同的兩根

8、滑桿ab和cd，導軌的電阻不計，磁感強度為B的勻強磁場的方向垂直于導軌平面豎直向下，開始時，ab和cd都處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)ab桿上作用一個水平方向的恒力F，下列說法中正確的是 Acd向左運動 Bcd向右運動Cab和cd均先做變加速運動，后作勻速運動Dab和cd均先做變加速運動，后作勻加速運動8如圖4-5-11所示，在物理實驗中，常用“沖擊式電流計”來測定通過某閉合電路的電荷量探測器線圈和沖擊電流計串聯(lián)后，又能測定磁場的磁感應強度已知線圈匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R，把線圈放在被測勻強磁場中，開始時線圈與磁場方向垂直，現(xiàn)將線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊式電流計測出通過線

9、圈的電荷量為q，由此可知，被測磁場的磁磁感應強度B=_9如圖4-5-12,所示，面積為0.2 m2的100匝線圈處在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，已知磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為B=（2+0.2t）T，定值電阻R1=6，線圈電阻R2=4，求：（1）磁通量變化率，回路的感應電動勢；（2）a、b兩點間電壓Uab10.在寬為0.5m的平行導軌上垂直導軌放置一個有效電阻為r=0.6的直導體，在導軌的兩端分別連接兩個電阻R1=4、R2=6，其它電阻不計。整個裝置處在垂直導軌向里的勻強磁場中，如圖4-5-13所示，磁感應強度B=0.1T。當直導體在導軌上以v=6m/s的速度向右運動時, 求:直導體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大小。 R1× × × ×× × × ×× × × R2V圖4-5-1311.如圖4-5-14所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R，處于磁感應強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中，拉力F的大小拉力的功率P拉力做的功W線圈中產(chǎn)生的電熱Q通過線圈某一截面的電荷量q【思考題】（選做）12. 如圖所示，光滑導軌寬0.4 m，ab金屬棒長0.5m，均勻變化的磁場垂直穿