電磁感應(yīng)現(xiàn)象兩類情況

1、第4章 第五節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)生的原因會判斷感生電動勢的方向，并會計算生的原因會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小它的大小2了解動生電動勢的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系了解動生電動勢的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系.會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小.3了解電磁感應(yīng)規(guī)律的一般應(yīng)用，會聯(lián)系科技實了解電磁感應(yīng)規(guī)律的一般應(yīng)用，會聯(lián)系科技實例進行分析例進行分析重點難點：重點難點：1.感生電動勢以及動生電動勢的產(chǎn)生機感生電動勢以及動生電動勢的產(chǎn)生機理理2靈活

2、運用電磁感應(yīng)定律和楞次定律解決電磁感靈活運用電磁感應(yīng)定律和楞次定律解決電磁感應(yīng)問題應(yīng)問題核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第第五五節(jié)節(jié)電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)現(xiàn)現(xiàn)象象的的兩兩類類情情況況課前自主學案課前自主學案課前自主學案課前自主學案一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場1電磁場理論與感生電場電磁場理論與感生電場(1)電磁場理論：變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的電磁場理論：變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場由磁場周圍產(chǎn)生電場由19世紀世紀60年代的年代的_提出提出(2)感生電場：變化的磁場周圍所產(chǎn)生的電場感生電場：變化的磁場周圍所產(chǎn)生的

3、電場麥克斯韋麥克斯韋2感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢(1)感應(yīng)電動勢：感應(yīng)電動勢：感生電場中的導體正是在感生電場中的導體正是在_的作用下，自的作用下，自由電荷發(fā)生定向移動，形成由電荷發(fā)生定向移動，形成_或或_.(2)非靜電力就是非靜電力就是_對自由電荷的作用對自由電荷的作用二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力感生電場力感生電場力電流電流產(chǎn)生電動勢產(chǎn)生電動勢感生電場感生電場科目三考試 http:/ 科目3實際道路考試技巧、視頻教程科目四考試 http:/ 科目四模擬考試題 C1科目四仿真考試1.動生電動勢：導體在磁場中動生電動勢：導體在磁場中_運動時產(chǎn)運動時產(chǎn)生的電動勢生的電動勢2.產(chǎn)

4、生原因：由于導體中的自由電子受到產(chǎn)生原因：由于導體中的自由電子受到_作用引起的，使自由電荷做定向移動的非靜電力是作用引起的，使自由電荷做定向移動的非靜電力是_3.切割導體的特點：運動的導體是切割導體的特點：運動的導體是_，所在的電，所在的電路是路是_電路電路切割磁感線切割磁感線洛倫茲力洛倫茲力洛倫茲力洛倫茲力電源電源內(nèi)內(nèi)核心要點突破核心要點突破一、感生電動勢一、感生電動勢1產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理如圖如圖451所示，當磁場變化時，產(chǎn)生的感生電所示，當磁場變化時，產(chǎn)生的感生電場的電場線是與磁場方向垂直的曲線如果空間存場的電場線是與磁場方向垂直的曲線如果空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在電場力的作在

5、閉合導體，導體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導體中產(chǎn)用下定向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢生了感應(yīng)電動勢圖圖451圖圖4522特點特點(1)感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的.(2)感生電場的產(chǎn)生跟空間中是否存在閉合電路無感生電場的產(chǎn)生跟空間中是否存在閉合電路無關(guān)關(guān).3方向判定方向判定感生電場的方向根據(jù)閉合電路感生電場的方向根據(jù)閉合電路(或假想的閉合電路或假想的閉合電路)中感應(yīng)電流的方向確定，即利用楞次定律判斷中感應(yīng)電流的方向確定，即利用楞次定律判斷.即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小

6、試牛刀)1某空間出現(xiàn)了如圖某空間出現(xiàn)了如圖453所示的磁場，當磁感所示的磁場，當磁感應(yīng)強度變化時，在垂直于磁場的方向上會產(chǎn)生感生應(yīng)強度變化時，在垂直于磁場的方向上會產(chǎn)生感生電場，有關(guān)磁感應(yīng)強度的變化與感生電場的方向關(guān)電場，有關(guān)磁感應(yīng)強度的變化與感生電場的方向關(guān)系描述正確的是系描述正確的是()圖圖453A當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場線當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向從上向下看應(yīng)為順時針方向B當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場線當磁感應(yīng)強度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向C當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電

7、場線當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向從上向下看應(yīng)為順時針方向D當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場線當磁感應(yīng)強度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向解析：解析：選選AD.感生電場中電場線的方向用楞次定律感生電場中電場線的方向用楞次定律來判定：原磁場向上且磁感應(yīng)強度在增大，在周圍來判定：原磁場向上且磁感應(yīng)強度在增大，在周圍有閉合導線的情況下，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)與原有閉合導線的情況下，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)與原磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場方向向下，再由磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場方向向下，再由右手螺旋定則得到感應(yīng)電流的方

8、向是：從上向下看右手螺旋定則得到感應(yīng)電流的方向是：從上向下看應(yīng)為順時針方向，則感生電場的方向從上向下看也應(yīng)為順時針方向，則感生電場的方向從上向下看也為順時針方向；同理可知，原磁場方向向上且磁感為順時針方向；同理可知，原磁場方向向上且磁感應(yīng)強度減小時，感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆應(yīng)強度減小時，感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向選項時針方向選項AD正確正確二、動生電動勢二、動生電動勢1產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理一段導體在做切割磁感線運動時，導體內(nèi)自由電荷一段導體在做切割磁感線運動時，導體內(nèi)自由電荷隨導體在磁場中運動，則必受洛倫茲力，自由電荷隨導體在磁場中運動，則必受洛倫茲力，自由電荷在洛倫茲力作用下產(chǎn)

9、生定向移動，這樣自由電荷在在洛倫茲力作用下產(chǎn)生定向移動，這樣自由電荷在導體兩端聚集，從而使導體兩端產(chǎn)生電勢差，這就導體兩端聚集，從而使導體兩端產(chǎn)生電勢差，這就是動生電動勢，此時若電路閉合，則電路中產(chǎn)生感是動生電動勢，此時若電路閉合，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流應(yīng)電流說明：說明：(1)當電路不閉合時，切割磁感線的導體兩端當電路不閉合時，切割磁感線的導體兩端積聚電荷，則在導體內(nèi)產(chǎn)生附加電場，電荷在受洛積聚電荷，則在導體內(nèi)產(chǎn)生附加電場，電荷在受洛倫茲力的同時也受電場力作用倫茲力的同時也受電場力作用(2)電動勢的產(chǎn)生與電路是否閉合無關(guān)電動勢的產(chǎn)生與電路是否閉合無關(guān)2方向判定方向判定動生電動勢的方向用右手定則來

10、判定，即動生電動勢的方向用右手定則來判定，即“四指四指”指電動勢的方向指電動勢的方向3對動生電動勢中電荷所受洛倫茲力的理解對動生電動勢中電荷所受洛倫茲力的理解(1)運動導體中的自由電子，不僅隨運動導體中的自由電子，不僅隨導體以速度導體以速度v運動，而且還沿導體以運動，而且還沿導體以速度速度u做定向移動，如圖做定向移動，如圖454所所示因此，導體中的電子的合速度示因此，導體中的電子的合速度v合合等于等于v和和u的矢量和，所以電子受的矢量和，所以電子受到的洛倫茲力為到的洛倫茲力為F合合ev合合B，F(xiàn)合合與與合速度合速度v合合 垂直垂直圖圖454(2)從做功角度分析，由于從做功角度分析，由于F合合與

11、與v合合垂直，它對電垂直，它對電子不做功，更具體地說，子不做功，更具體地說，F(xiàn)合合的一個分量是的一個分量是F1evB，這個分力做功，產(chǎn)生動生電動勢，這個分力做功，產(chǎn)生動生電動勢F合合的另的另一個分量是一個分量是F2euB，阻礙導體運動做負功可以，阻礙導體運動做負功可以證明兩個分力證明兩個分力F1和和F2所做的功的代數(shù)和為零結(jié)所做的功的代數(shù)和為零結(jié)果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個分力能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個分力F2所做的功通過另一個分力所做的功通過另一個分力F1轉(zhuǎn)化為能量轉(zhuǎn)化為能量即時應(yīng)用即時應(yīng)用

12、(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A動生電動勢是洛倫茲力的一個分力對導體中自動生電動勢是洛倫茲力的一個分力對導體中自由電荷做功而引起的由電荷做功而引起的B因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動生電動勢不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的生電動勢不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的C動生電動勢的方向可以由右手定則來判定動生電動勢的方向可以由右手定則來判定D導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反力一定與受到的外力大小相等、方向相反解析：解析：選選AC.洛倫茲力

13、的一個分力對導體中自由電洛倫茲力的一個分力對導體中自由電荷做功是產(chǎn)生動生電動勢的本質(zhì)，荷做功是產(chǎn)生動生電動勢的本質(zhì)，A、C正確，正確，B錯誤；只有在導體棒做勻速切割時，除安培力以外錯誤；只有在導體棒做勻速切割時，除安培力以外的力的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變的力的合力才與安培力大小相等、方向相反，做變速運動時不成立，故速運動時不成立，故D錯誤錯誤課堂互動講練課堂互動講練感應(yīng)電場方向的判斷感應(yīng)電場方向的判斷 如圖如圖455所示，內(nèi)壁光滑、所示，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率率v

14、0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，若在此沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度B隨時間隨時間成正比例增加的變化磁場設(shè)運動過程中小球帶電成正比例增加的變化磁場設(shè)運動過程中小球帶電荷量不變，那么荷量不變，那么()圖圖455A小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大B小球所受的磁場力一定不斷增大小球所受的磁場力一定不斷增大C小球先沿逆時針方向減速運動，之后沿順時針小球先沿逆時針方向減速運動，之后沿順時針方向加速運動方向加速運動D磁場力對小球一直不做功磁場力對小球一直不做功【思路點撥】【思路點撥】解答本題時可按以下思路分析：解

15、答本題時可按以下思路分析：【精講精析】【精講精析】變化的磁場將產(chǎn)生感生電場，這種變化的磁場將產(chǎn)生感生電場，這種感生電場由于其電場線是閉合的感生電場由于其電場線是閉合的,也稱為渦旋電場，也稱為渦旋電場，其場強方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的其場強方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判定方法，使用楞次定律判斷當磁場增強時，會判定方法，使用楞次定律判斷當磁場增強時，會產(chǎn)生順時針方向的渦旋電場，電場力先對小球做負產(chǎn)生順時針方向的渦旋電場，電場力先對小球做負功使其速度減為零，后對小球做正功使其沿順時針功使其速度減為零，后對小球做正功使其沿順時針方向做加速運動，所以方向做加速運動，所以C正確；磁場

16、力始終與小球正確；磁場力始終與小球運動方向垂直，因此始終對小球不做功，運動方向垂直，因此始終對小球不做功，D正確；正確；小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個力作用：環(huán)的壓小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個力作用：環(huán)的壓【答案】【答案】CD【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】本題的關(guān)鍵是判斷出感生電場的方本題的關(guān)鍵是判斷出感生電場的方向，感生電場對小球做功，使帶電小球的動能發(fā)生向，感生電場對小球做功，使帶電小球的動能發(fā)生變化變化變式訓練變式訓練1如圖如圖456所示，一金屬半圓環(huán)置所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強磁場中，當磁場突然減弱時，則兩端點的于勻強磁場中，當磁場突然減弱時，則兩端點的電勢電勢()AN點電勢高點電勢高BM

17、點電勢高點電勢高C若磁場不變，將半圓環(huán)繞若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180的過程中，的過程中，N點電勢高點電勢高D若磁場不變，將半圓環(huán)繞若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180的過程中，的過程中，M點電勢高點電勢高圖圖456解析：解析：選選BD.將半圓環(huán)補充為圓形回路，由楞次定將半圓環(huán)補充為圓形回路，由楞次定律可判斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向在半圓環(huán)中律可判斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向在半圓環(huán)中由由N指向指向M，即，即M點電勢高，點電勢高，B正確；若磁場不變，正確；若磁場不變，半圓環(huán)繞半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180的過程中，由楞次定律可的過程中，由楞次定律可判斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感

18、應(yīng)電動勢在半圓環(huán)中由判斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在半圓環(huán)中由N指向指向M，即，即M點電勢高，點電勢高，D正確正確 如圖如圖457所示，所示，L10.5 m，L20.8 m，回路總電阻為回路總電阻為R0.2 ，M0.04 kg，導軌光滑，導軌光滑，開始時磁場開始時磁場B01 T現(xiàn)使磁感應(yīng)現(xiàn)使磁感應(yīng)強度以強度以B/t0.2 T/s的變化率均的變化率均勻地增大，試求：當勻地增大，試求：當t為多少時，為多少時，M剛離開地面？剛離開地面？(g取取10 m/s2)感生電動勢的計算感生電動勢的計算圖圖457【思路點撥】【思路點撥】回路中原磁場方向向下，且磁通回路中原磁場方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可

19、以判知，感應(yīng)電流的磁場量增加，由楞次定律可以判知，感應(yīng)電流的磁場方向向上，根據(jù)安培定則可以判知，方向向上，根據(jù)安培定則可以判知，ab中的感應(yīng)中的感應(yīng)電流的方向是電流的方向是ab，由左手定則可知，由左手定則可知，ab所受安所受安培力的方向水平向左，從而向上拉起重物培力的方向水平向左，從而向上拉起重物【答案】【答案】5 s【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】在審題時應(yīng)加強對某些關(guān)鍵在審題時應(yīng)加強對某些關(guān)鍵“字字眼眼”的理解，如本題中的的理解，如本題中的“剛好剛好”兩個字，就說兩個字，就說明了地面此時對物體無支持力了明了地面此時對物體無支持力了變式訓練變式訓練2(2011年泉州高二檢測年泉州高二檢測)如圖如圖4

20、58所所示的勻強磁場中，有兩根相距示的勻強磁場中，有兩根相距20 cm固定的平行金固定的平行金屬光滑導軌屬光滑導軌MN和和PQ.磁場方向垂直于磁場方向垂直于MN、PQ所在所在平面導軌上放置著平面導軌上放置著ab、cd兩根平行的可動金屬細兩根平行的可動金屬細棒在兩棒中點棒在兩棒中點OO之間拴一根之間拴一根40 cm長的細繩，長的細繩，繩長保持不變設(shè)磁感應(yīng)強度繩長保持不變設(shè)磁感應(yīng)強度B以以1.0 T/s的變化率均勻減小，的變化率均勻減小，abdc回路的電阻為回路的電阻為0.50 .求：求：當當B減小到減小到10 T時，兩可動邊所時，兩可動邊所受磁場力和受磁場力和abdc回路消耗的功率回路消耗的功率圖圖458答案：答案：均為均為0.32 N0.0128 W