第五节 电磁感应现象的两类情况

1、 第五节 电磁感应现象的两类问题 编者：杨福松【学习目标】1知道感生电场2知道感生电动势和动生电动势的区别与联系3会利用公式进行简单的计算【要点导学】什么是电源？什么是电动势？如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么电源的电动势E=在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？ 一、感应电场与感生电动势穿过闭合回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。感生

2、电场_感生电动势_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。它的基本原理如图4-5-2所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动，那么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？如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，电流又应怎样变化？ 分析： 二、洛伦兹力与动生电动势如图4-5-3，导体棒CD在均匀磁场中运动。1、自由电荷会随着导体棒运动，并因

3、此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？（为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷）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?为什么?3、导体棒的哪端电势比较高?4、如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的?分析：动生电动势：_如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。【典型例题】【例1】 如图4-5-5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

4、移动形成电流的力是电场力D以上说法都不对【例2】如图4-5-6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lRBab【例3】如图所示，竖直向上的匀强磁场在初始时刻的磁感应强度B0=0.5T，并且以=1T/s在增加，水平导轨的电阻和摩擦阻力均不计，导轨宽为0.5m，左端所接电阻R= 0.4。在导轨上l=1.0m处的右端搁一金属棒ab，其电阻R0=0.1，并用水平细绳通过定滑轮吊着质量为M =

5、2kg 的重物，欲将重物吊起，问：（1）感应电流的方向（请将电流方向标在本题图上）以及感应电流的大小；（2）经过多长时间能吊起重物。【分层练习】电磁感应现象的两类问题 班级_姓名_学号_（ ）1.关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大（ ）2.一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将A不变 B增加C减少 D以上情况都可能 （ ）3.穿过一个电阻为l

6、的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb，A线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V B线圈中的感应电动势一定是2 VC线圈中的感应电流一定是每秒减少2 AD线圈中的感应电流一定是2 A（ ）4.如图4-5-8所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述中可能正确的是AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的（ ）5.在垂

7、直于匀强磁场的平面内，固定着同种导线制成的同心金属圆环A、B，环半径为RB=2RA。当磁场随时间均匀变化时，两环中感应电流IA：IB为A.1：2 B.2：1 C.1：4 D.4：1（ ）6.在匀强磁场中有一接有电容器的回路，已知C=30F，L1=5cm，L2=8cm，磁场以5×10-2T/s的速率增强，则电容器上板带A、正电，带电量为2×10-9CB、正电，带电量为6×10-9CC、负电，带电量为4×10-9CD、负电，带电量为6×10-9C（ ）7如图4-5-10所示，相距为L，在足够长度的两条光滑平行导轨上，平行放置着质量和电阻均相同的两根

8、滑杆ab和cd，导轨的电阻不计，磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下，开始时，ab和cd都处于静止状态，现ab杆上作用一个水平方向的恒力F，下列说法中正确的是 Acd向左运动 Bcd向右运动Cab和cd均先做变加速运动，后作匀速运动Dab和cd均先做变加速运动，后作匀加速运动8如图4-5-11所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，把线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180°，冲击式电流计测出通过线

9、圈的电荷量为q，由此可知，被测磁场的磁磁感应强度B=_9如图4-5-12,所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6，线圈电阻R2=4，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（2）a、b两点间电压Uab10.在宽为0.5m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r=0.6的直导体，在导轨的两端分别连接两个电阻R1=4、R2=6，其它电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图4-5-13所示，磁感应强度B=0.1T。当直导体在导轨上以v=6m/s的速度向右运动时, 求:直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小。 R1× × × ×× × × ×× × × R2V图4-5-1311.如图4-5-14所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直求：将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中，拉力F的大小拉力的功率P拉力做的功W线圈中产生的电热Q通过线圈某一截面的电荷量q【思考题】（选做）12. 如图所示，光滑导轨宽0.4 m，ab金属棒长0.5m，均匀变化的磁场垂直穿