4.5电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况,第四章电磁感应,第5节,感生电动势和动生电动势,1.哪些办法可以使电路中产生感应电动势？,电键闭合，改变滑动片的位置,S不变，B变化感生电动势,线圈B相当于电源,导体切割磁感线,B不变，S变化动生电动势,AB相当于电源,2.当电源是电池时，电荷在外电路和内电路中是靠什么力运动的？,注：电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。,化学作用就是我们所说的非静电力,思考1：,产生感生电动势的非静电力是什么提供的？,感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。,没有导体，有感生电场吗？导体有何作用？,有感生电场，导体提供了自由电荷。,一、电磁感应现象中的感生电场,1.感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场，也叫涡旋电场。,2.感生电场的作用：扮演非静电力，使导体产生感生电动势。,3.感生电场的方向：即正电荷定向移动的方向，可以由楞次定律，结合右手螺旋定则来判定。,静电场E0,感生电场E感,起源,由静止电荷激发,由变化的磁场激发,电场线形状,电场线为非闭合曲线,电场线为闭合曲线,4.感生电场与静电场的区别：,静电场为有源场,感生电场为无源场,共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。,例题：现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？,分析：,电磁铁中的电流应该由小变大。,思考2：,产生动生电动势的非静电力是什么提供的？,二、电磁感应现象中的洛伦兹力,v,f,f,f,C,D,1.导体棒中自由电荷受到的洛伦兹力沿什么方向？,2.导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？洛伦兹力做功吗？,-,自由电荷不会一直运动下去。当电场力等于洛伦兹力f1时，自由电荷不再定向运动。同时f2消失,电动势稳定。,3.导体棒的哪端电势比较高？,-,导体棒就是电源，如果外接用电器，则电流将从C端外流出，即C端电势高。,4.如果外接用电器，导体棒中电流即电源内部电流(即电动势的方向）是沿什么方向的？,由D指向C的。,5.导体棒接用电器后，要继续做匀速运动时还需要外力推动吗？,受向左的安培力作用，需要外力。,洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。f1扮演了非静电力，做了多少功，就转化出了多少电能。,6.能量是怎样转化的呢？,注：f2宏观表现为安培力，克服安培力做了多少功，就知道产生了多少电能。,（1）a1.5V,（2）0.1N,（3）0.1J0.1J,例1：如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R3.0的定值电阻，导体棒ab长L=0.5m，其电阻为r1.0，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B0.4T。现使ab以v10ms的速度向右做匀速运动。（1）ab哪点电势高?ab两点间的电压多大？（2）维持ab做匀速运动的外力多大？（3）ab向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？,例2：如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，并且以B/t=0.1T/S在变化.水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽d=0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4，图中的L=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物。,495S,1.如图所示，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，下列说法中正确的是（）A磁场变化时，会在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,2.如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（）A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛仑兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的,3.如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻