电磁感应现象两类情况

1、第4章 第五节电磁感应现象的两类情况 课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.了解感生电场，知道感生电动势产了解感生电场，知道感生电动势产生的原因会判断感生电动势的方向，并会计算生的原因会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小它的大小2了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系.会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小.3了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析例进行分析重点难点：重点难点：1.感生电动势以及动生电动势的产生机感生电动势以及动生电动势的产生机理理2灵活

2、运用电磁感应定律和楞次定律解决电磁感灵活运用电磁感应定律和楞次定律解决电磁感应问题应问题核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第五五节节电电磁磁感感应应现现象象的的两两类类情情况况课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、电磁感应现象中的感生电场一、电磁感应现象中的感生电场1电磁场理论与感生电场电磁场理论与感生电场(1)电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场由磁场周围产生电场由19世纪世纪60年代的年代的_提出提出(2)感生电场：变化的磁场周围所产生的电场感生电场：变化的磁场周围所产生的

3、电场麦克斯韦麦克斯韦2感应电动势感应电动势(1)感应电动势：感应电动势：感生电场中的导体正是在感生电场中的导体正是在_的作用下，自的作用下，自由电荷发生定向移动，形成由电荷发生定向移动，形成_或或_.(2)非静电力就是非静电力就是_对自由电荷的作用对自由电荷的作用二、电磁感应现象中的洛伦兹力二、电磁感应现象中的洛伦兹力感生电场力感生电场力电流电流产生电动势产生电动势感生电场感生电场科目三考试 http:/ 科目3实际道路考试技巧、视频教程科目四考试 http:/ 科目四模拟考试题 C1科目四仿真考试1.动生电动势：导体在磁场中动生电动势：导体在磁场中_运动时产运动时产生的电动势生的电动势2.产

4、生原因：由于导体中的自由电子受到产生原因：由于导体中的自由电子受到_作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是_3.切割导体的特点：运动的导体是切割导体的特点：运动的导体是_，所在的电，所在的电路是路是_电路电路切割磁感线切割磁感线洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力电源电源内内核心要点突破核心要点突破一、感生电动势一、感生电动势1产生机理产生机理如图如图451所示，当磁场变化时，产生的感生电所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线如果空间存场的电场线是与磁场方向垂直的曲线如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作在

5、闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势生了感应电动势图图451图图4522特点特点(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.(2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关关.3方向判定方向判定感生电场的方向根据闭合电路感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路或假想的闭合电路)中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小

6、试牛刀)1某空间出现了如图某空间出现了如图453所示的磁场，当磁感所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是系描述正确的是()图图453A当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向从上向下看应为顺时针方向B当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向从上向下看应为逆时针方向C当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电

7、场线当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向从上向下看应为顺时针方向D当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向从上向下看应为逆时针方向解析：解析：选选AD.感生电场中电场线的方向用楞次定律感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方

8、向是：从上向下看右手螺旋定则得到感应电流的方向是：从上向下看应为顺时针方向，则感生电场的方向从上向下看也应为顺时针方向，则感生电场的方向从上向下看也为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向选项时针方向选项AD正确正确二、动生电动势二、动生电动势1产生机理产生机理一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电荷一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由电荷在洛伦兹力作用下产

9、生定向移动，这样自由电荷在在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样自由电荷在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势，此时若电路闭合，则电路中产生感是动生电动势，此时若电路闭合，则电路中产生感应电流应电流说明：说明：(1)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛伦兹力的同时也受电场力作用伦兹力的同时也受电场力作用(2)电动势的产生与电路是否闭合无关电动势的产生与电路是否闭合无关2方向判定方向判定动生电动势的方向用右手定则来

10、判定，即动生电动势的方向用右手定则来判定，即“四指四指”指电动势的方向指电动势的方向3对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解(1)运动导体中的自由电子，不仅随运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度导体以速度v运动，而且还沿导体以运动，而且还沿导体以速度速度u做定向移动，如图做定向移动，如图454所所示因此，导体中的电子的合速度示因此，导体中的电子的合速度v合合等于等于v和和u的矢量和，所以电子受的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为到的洛伦兹力为F合合ev合合B，F合合与与合速度合速度v合合 垂直垂直图图454(2)从做功角度分析，由于从做功角度分析，由于F合合与

11、与v合合垂直，它对电垂直，它对电子不做功，更具体地说，子不做功，更具体地说，F合合的一个分量是的一个分量是F1evB，这个分力做功，产生动生电动势，这个分力做功，产生动生电动势F合合的另的另一个分量是一个分量是F2euB，阻碍导体运动做负功可以，阻碍导体运动做负功可以证明两个分力证明两个分力F1和和F2所做的功的代数和为零结所做的功的代数和为零结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所做的功通过另一个分力所做的功通过另一个分力F1转化为能量转化为能量即时应用即时应用

12、(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功而引起的由电荷做功而引起的B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的生电动势不是由洛伦兹力而产生的C动生电动势的方向可以由右手定则来判定动生电动势的方向可以由右手定则来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反力一定与受到的外力大小相等、方向相反解析：解析：选选AC.洛伦兹力

13、的一个分力对导体中自由电洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功是产生动生电动势的本质，荷做功是产生动生电动势的本质，A、C正确，正确，B错误；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外错误；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，故速运动时不成立，故D错误错误课堂互动讲练课堂互动讲练感应电场方向的判断感应电场方向的判断 如图如图455所示，内壁光滑、所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速小于圆环直径的带正电的小球，以速率率v

14、0沿逆时针方向匀速转动，若在此沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间随时间成正比例增加的变化磁场设运动过程中小球带电成正比例增加的变化磁场设运动过程中小球带电荷量不变，那么荷量不变，那么()图图455A小球对玻璃圆环的压力一定不断增大小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B小球所受的磁场力一定不断增大小球所受的磁场力一定不断增大C小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动方向加速运动D磁场力对小球一直不做功磁场力对小球一直不做功【思路点拨】【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：解

15、答本题时可按以下思路分析：【精讲精析】【精讲精析】变化的磁场将产生感生电场，这种变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的感生电场由于其电场线是闭合的,也称为涡旋电场，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断当磁场增强时，会判定方法，使用楞次定律判断当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以方向做加速运动，所以C正确；磁场

16、力始终与小球正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压【答案】【答案】CD【规律总结】【规律总结】本题的关键是判断出感生电场的方本题的关键是判断出感生电场的方向，感生电场对小球做功，使带电小球的动能发生向，感生电场对小球做功，使带电小球的动能发生变化变化变式训练变式训练1如图如图456所示，一金属半圆环置所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则两端点的于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则两端点的电势电势()AN点电势高点电势高BM

17、点电势高点电势高C若磁场不变，将半圆环绕若磁场不变，将半圆环绕MN轴轴旋转旋转180的过程中，的过程中，N点电势高点电势高D若磁场不变，将半圆环绕若磁场不变，将半圆环绕MN轴轴旋转旋转180的过程中，的过程中，M点电势高点电势高图图456解析：解析：选选BD.将半圆环补充为圆形回路，由楞次定将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中由由N指向指向M，即，即M点电势高，点电势高，B正确；若磁场不变，正确；若磁场不变，半圆环绕半圆环绕MN轴旋转轴旋转180的过程中，由楞次定律可的过程中，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感

18、应电动势在半圆环中由判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向指向M，即，即M点电势高，点电势高，D正确正确 如图如图457所示，所示，L10.5 m，L20.8 m，回路总电阻为回路总电阻为R0.2 ，M0.04 kg，导轨光滑，导轨光滑，开始时磁场开始时磁场B01 T现使磁感应现使磁感应强度以强度以B/t0.2 T/s的变化率均的变化率均匀地增大，试求：当匀地增大，试求：当t为多少时，为多少时，M刚离开地面？刚离开地面？(g取取10 m/s2)感生电动势的计算感生电动势的计算图图457【思路点拨】【思路点拨】回路中原磁场方向向下，且磁通回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可

19、以判知，感应电流的磁场量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应中的感应电流的方向是电流的方向是ab，由左手定则可知，由左手定则可知，ab所受安所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物培力的方向水平向左，从而向上拉起重物【答案】【答案】5 s【规律总结】【规律总结】在审题时应加强对某些关键在审题时应加强对某些关键“字字眼眼”的理解，如本题中的的理解，如本题中的“刚好刚好”两个字，就说两个字，就说明了地面此时对物体无支持力了明了地面此时对物体无支持力了变式训练变式训练2(2011年泉州高二检测年泉州高二检测)如图如图4

20、58所所示的匀强磁场中，有两根相距示的匀强磁场中，有两根相距20 cm固定的平行金固定的平行金属光滑导轨属光滑导轨MN和和PQ.磁场方向垂直于磁场方向垂直于MN、PQ所在所在平面导轨上放置着平面导轨上放置着ab、cd两根平行的可动金属细两根平行的可动金属细棒在两棒中点棒在两棒中点OO之间拴一根之间拴一根40 cm长的细绳，长的细绳，绳长保持不变设磁感应强度绳长保持不变设磁感应强度B以以1.0 T/s的变化率均匀减小，的变化率均匀减小，abdc回路的电阻为回路的电阻为0.50 .求：求：当当B减小到减小到10 T时，两可动边所时，两可动边所受磁场力和受磁场力和abdc回路消耗的功率回路消耗的功率图图458答案：答案：均为均为0.32 N0.0128 W