物理人教版选修3-2课件第4章 第5节电磁感应现象的两类情况

1、第第5节电磁感应现象的两类情况节电磁感应现象的两类情况1 1感生电场感生电场1919世纪世纪6060年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，我场理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，我们把这种电场叫感生电场，也叫涡旋电场。们把这种电场叫感生电场，也叫涡旋电场。（1 1）感生电场的方向）感生电场的方向闭合环形回路闭合环形回路( (可假定存在可假定存在) )的感生电流方向就表示的感生电流方向就表示感生电场的电场方向，可用楞次定律判断感生电场的电场方向，可用楞次定律判断（2 2）感生电场的电场线：闭合曲线）感生电场的

2、电场线：闭合曲线（3 3）感生电场的应用）感生电场的应用电子感应加速器是应用感生电场对电子的作用来加电子感应加速器是应用感生电场对电子的作用来加速电子的一种装置，主要用于核反应研究速电子的一种装置，主要用于核反应研究一、电磁感应现象中的感生电动势一、电磁感应现象中的感生电动势2 2感生电动势感生电动势如图所示，当磁场变化时，产生的感如图所示，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生电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，导体中的自线如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导

3、体中产生了动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势这种由感生电场产生的感应感应电动势这种由感生电场产生的感应电动势也叫感生电动势电动势也叫感生电动势在这种情况下，感生电场提供了使电在这种情况下，感生电场提供了使电荷运动的非静电力荷运动的非静电力 (1)静电场的电场线不闭合，感生电场由于是一种涡静电场的电场线不闭合，感生电场由于是一种涡旋场，电场线闭合的曲线旋场，电场线闭合的曲线(2)感生电场是否存在仅取决于有无变化的磁场，与感生电场是否存在仅取决于有无变化的磁场，与是否存在导体及是否存在闭合回路无关是否存在导体及是否存在闭合回路无关1 1产生：导体在不变的磁场中做切割运动时，自由产生：导

4、体在不变的磁场中做切割运动时，自由电荷会受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电荷会受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势电动势2 2大小：大小：E EBlvBlv( (B B的方向与的方向与v v的方向垂直的方向垂直) )3 3作用：动生电动势相当于电源，切割磁感线的部作用：动生电动势相当于电源，切割磁感线的部分相当于内电路分相当于内电路4 4能量关系：产生动生电动势的过程中机械能向电能量关系：产生动生电动势的过程中机械能向电能转化，并满足能量守恒定律能转化，并满足能量守恒定律二、电磁感应现象中的动生电动势二、电磁感应现象中的动生电动势(1)动生电动势的产生与电路是否闭合无

5、关动生电动势的产生与电路是否闭合无关 三、感生电动势与动生电动势的区别三、感生电动势与动生电动势的区别有些情况下，动生电动势和感生电动势具有有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对性例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生的是动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系的是动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势. . 某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂

6、直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁度变化时，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系描述正确的是感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是( () )A A当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上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；向下看应为顺时针方向；B B当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上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；向下看应为逆时针方向；C C当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上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；向下看应为顺时

7、针方向；D D当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上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。向下看应为逆时针方向。四、题型分析四、题型分析【解析解析】感生电场中电场线的方向用楞次定律来判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，在周围有闭合导线定：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磁场方向相反，即的情况下，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，再由右手螺旋定则得到感应电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向是：从上向下看应为顺时针方向，则感生电

8、场的流的方向是：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为顺时针方向；同理可知，原磁场方向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应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应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时针方向所以为逆时针方向所以A、D对对【答案答案】AD如图所示的是一水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光如图所示的是一水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正滑，槽宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获得一初速度电小球放在槽中，让它获得一初速度v v0 0，与此同时，有一

9、变，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积，化的磁场竖直向下穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比增大，设小球在运动过程中磁感应强度的大小跟时间成正比增大，设小球在运动过程中所带电荷量不变，则所带电荷量不变，则( () )A A小球受到的向心力大小不变小球受到的向心力大小不变B B小球受到的向心力大小不断增加小球受到的向心力大小不断增加C C洛伦兹力对小球做了功洛伦兹力对小球做了功D D小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比 如图所示，固定于水平桌面上的金属框架如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdefcde

10、f处在处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒竖直向下的匀强磁场中，金属棒abab搁在框架上，可无摩擦滑动此时搁在框架上，可无摩擦滑动此时abedabed构成一个边长为构成一个边长为l l的正方形，棒的电阻为的正方形，棒的电阻为R R，其余部分电阻不，其余部分电阻不计开始时磁感应强度为计开始时磁感应强度为B B0 0. .(1)(1)若从若从t t0 0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k k，同，同时加上外力使棒保持静止，求棒中的感应电流，并在图上标出感应电时加上外力使棒保持静止，求棒中的感应电流，并在图上标出感应电流的方向流的方向(2)(2)在上述在上述(

11、1)(1)情况中，始终保持棒静止，当情况中，始终保持棒静止，当t tt t1 1时需加垂直于时需加垂直于棒的水平拉力为多大？棒的水平拉力为多大？(3)(3)若从若从t t0 0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？随时间变化？( (写出写出B B与与t t的关系式的关系式) )如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为上，每根导轨每米的电阻为r r0

12、00.10 0.10 ，导轨的端，导轨的端点点P P、Q Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l l0.20 m0.20 m有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度已知磁感应强度B B与时间与时间t t的关系为的关系为B Bktkt，比例系数，比例系数k k0.020 T/s.0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t t0 0时刻，金属杆紧靠时刻，金属杆紧靠P P、Q Q端，在外力作用下

13、，杆以恒端，在外力作用下，杆以恒定的加速度定的加速度a a1 m/s1 m/s2 2从静止开始向导轨的另一端滑从静止开始向导轨的另一端滑动，求在动，求在t t0.6 s0.6 s时金属杆所受的安培力时金属杆所受的安培力F FBIlBIlktIlktIl1.441.4410104 4 N N由左手定则知方向向右由左手定则知方向向右答案：答案：1.44104 N，方向向右，方向向右如图所示，在匀强磁场中放有两如图所示，在匀强磁场中放有两平行铜导轨，它与大线圈平行铜导轨，它与大线圈M相连接，相连接，要使小线圈要使小线圈N获得顺时针方向的感应获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒电流，则放在

14、导轨上的裸金属棒ab的的运动情况是运动情况是(两线圈共面放置两线圈共面放置)()A向右匀速运动向右匀速运动B向左加速运动向左加速运动C向右减速运动向右减速运动D向右加速运动向右加速运动【解析解析】欲使欲使N中产生顺时针方向的感应电流，感中产生顺时针方向的感应电流，感应电流磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：应电流磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在渐增大的电流，使其在

15、N中的磁场方向向外，且磁通量在中的磁场方向向外，且磁通量在增大因此根据右手定则可知增大因此根据右手定则可知ab的运动方向，从而可得到的运动方向，从而可得到原线圈原线圈M中的电流方向故对于前者应使中的电流方向故对于前者应使ab向右减速运向右减速运动，对于后者，应使动，对于后者，应使ab向左加速运动，故应选向左加速运动，故应选B、C项项【答案答案】BC【方法总结方法总结】关于切割类的二次感应问题，导体切割磁感线的运动关于切割类的二次感应问题，导体切割磁感线的运动方向，决定可能产生二次感应的磁通量的方向，导体切割方向，决定可能产生二次感应的磁通量的方向，导体切割速度的变化，决定着产生二次感应的磁通量

16、的变化，只有速度的变化，决定着产生二次感应的磁通量的变化，只有切割速度变化时，才可能产生二次感应切割速度变化时，才可能产生二次感应如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒的金属棒PQ、MN，当，当PQ在外力作用下运动时，在外力作用下运动时，MN在磁在磁场力作用下向右运动，则场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是所做的运动可能是()A向右加速运动向右加速运动B向左加速运动向左加速运动C向右减速运动向右减速运动D向左减速运动向左减速运动解析：解析：答案：答案：BC五、课堂小结五、课堂小结1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A感

17、生电场由变化的磁场产生感生电场由变化的磁场产生B恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C感生电场的方向也同样可以用楞次定律来判定感生电场的方向也同样可以用楞次定律来判定D感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿 逆时针方向逆时针方向六、巩固提高六、巩固提高解析：解析：磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律判断，产生的感应电流方向相同，可由楞次定律判断，A、C项项正确正确答案：答案：AC2 2如图所示，导体如图所示，导体ABAB在做切割磁感线

18、运动时，将产生一在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是是( () )A A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B B动生电动势的产生与洛伦兹力有关动生电动势的产生与洛伦兹力有关C C动生电动势的产生与电场力有关动生电动势的产生与电场力有关D D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 解析：解析：根据动生电动势的定义可知根据动生电动势的定义可知A项正确动生电项正确动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电

19、动势中的非静动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，电力与感生电场有关，B项正确，项正确，C、D项错误项错误答案：答案：AB3 3某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是向从上向下看是顺时针的，这可能是( () )A A沿沿ABAB方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速减弱B B沿沿ABAB方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速增强C C沿沿BABA方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速增强D D沿沿BABA方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速减弱解析：解析：感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原方向减弱，或原磁场方向向上，且沿磁场方向向上，且沿BA方向增强，所以方向增强，所以A、C有可能有可能答案：答案：AC4研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起