《电磁感应现象的两类情况》2

1、全球震撼首见：中国车载电磁炮全球震撼首见：中国车载电磁炮 2011年年5月月28日日+-+复习电动势相关知识复习电动势相关知识每一个电动势都对应有一种非静电力每一个电动势都对应有一种非静电力正是正是由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能干电池：干电池：化学作用化学作用 非静电力非静电力一个闭合电路静止一个闭合电路静止于磁场中于磁场中,由于磁场由于磁场强弱的变化强弱的变化,闭合电闭合电路内产生了感应电路内产生了感应电动势动势.我们称之为我们称之为感感生电动势生电动势。磁场变弱磁场变弱一一.电磁感应现象中的感生电场电磁感应现象中的感生电场感生电动势感生电动

2、势：? 非静电力非静电力电流是怎样产生的？电流是怎样产生的？自由电荷为什么会运动？自由电荷为什么会运动？使电荷运动的力难道是变化使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗？的磁场对其施加的力吗？猜想：使电荷运动的力可能是猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力洛伦兹力、静电力、或者是其它力磁场变弱磁场变弱（二）（二）英英麦克斯韦认为：麦克斯韦认为：(1)定义定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场涡旋电场).(3) 电场线电场线:是闭合的曲线是闭合的曲线.1、感生电场、感生电场(2)方向方向:就是感生电流的方向就是感生电

3、流的方向. 用楞次定用楞次定律判断律判断.（三）感生电场与感生电动势（三）感生电场与感生电动势磁场变弱磁场变弱2、感生电动势：、感生电动势： （1）定义：由感生电场产生的感应电动势）定义：由感生电场产生的感应电动势. （2）感生电动势：）感生电动势：感生电场对自由电荷的作用感生电场对自由电荷的作用 非静电力非静电力3、应用实例-电子感应灯第四代照明灯具：第四代照明灯具：寿命是白炽灯的寿命是白炽灯的100倍，倍，节能比传统意义节能灯还节能一倍节能比传统意义节能灯还节能一倍无电极、无灯丝、高光效、高显色、长寿命无电极、无灯丝、高光效、高显色、长寿命3、应用实例、应用实例-电子感应加速器电子感应加速

4、器电子感应加速器是用感生电场来加电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。它的基本原理速电子的一种设备。它的基本原理如图示，上下为电磁铁的两个磁极，如图示，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。上图为生的感生电场使电子加速。上图为真空室的俯视图，如果从上向下看，真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，线圈电流的方向与图

5、示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？子加速？二.电磁感应现象中的洛伦兹力 导体切割磁感线时也会产生感应电动导体切割磁感线时也会产生感应电动势势动生电动势动生电动势,该电动势产生的机该电动势产生的机理是什么理是什么?非静电力又与什么有关呢？非静电力又与什么有关呢？动生电动势动生电动势：? 非静电力非静电力1、动生电动势是怎样产生的？、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？、什么力充当非静电力？导体中的自由电荷受到导体中的自由电荷受到 什么力的作用？什么力的作用？导体棒的哪端电势比较高？导体棒的哪端电势比较高？非静电力与洛伦兹力有关吗？非静电

6、力与洛伦兹力有关吗？理论分析理论分析：v_fffv_+导体两端产生电势导体两端产生电势差差动生电动势动生电动势动生电动势动生电动势是是导体中的自由导体中的自由电荷在磁场中电荷在磁场中受到受到洛仑兹力洛仑兹力作用的结果。作用的结果。fCD-UV合合F洛F2F1动生电动势：动生电动势：非静电力非静电力探探 究究动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势特特点点磁场不变磁场不变，闭合电路的整，闭合电路的整体或局部在磁场中体或局部在磁场中运动运动导导致回路中磁通量变化致回路中磁通量变化闭合回路的任何部分都不闭合回路的任何部分都不动，空间动，空间磁场变化磁场变化导致回导致回路中磁通量变化路中磁通量变化原原

7、因因由于由于S变化变化引起引起回路中回路中 变化变化由于由于B变化变化引起引起回路中回路中 变化变化非静电力是洛仑兹力非静电力是洛仑兹力的的分力分力，由洛仑兹力对运，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动动电荷作用而产生电动势势变化磁场在它周围空间激发变化磁场在它周围空间激发感生电场，感生电场，非静电力是感生非静电力是感生电场力电场力，由感生电场力对电，由感生电场力对电荷做功而产生电动势荷做功而产生电动势方方向向的来源的来源非静电力非静电力楞次定律楞次定律楞次定律或右手定则楞次定律或右手定则例例1、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电

8、小球，整放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（增大时，小球将（ ）A、沿顺时针方向运动、沿顺时针方向运动B、沿逆时针方向运动、沿逆时针方向运动C、在原位置附近往复运动、在原位置附近往复运动D、仍然保持静止状态、仍然保持静止状态例例2、光滑金属导轨光滑金属导轨L=0.4 m,L=0.4 m,电阻不计电阻不计, ,均匀变化均匀变化的磁场穿过整个导轨平面的磁场穿过整个导轨平面, ,如图甲如图甲. .磁场的磁感应磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙强度随时间变化的情况如图乙. .金属棒金属棒abab的电阻的电

9、阻为为1 1, ,自自t=0t=0时刻开始从导轨最左端以时刻开始从导轨最左端以v=1 m/sv=1 m/s的的速度向右匀速运动速度向右匀速运动, ,则则 ( )( )A.1 sA.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为0.8 V0.8 VB.1 sB.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为1.6 V 1.6 V C.1 sC.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为0.64 N 0.64 N D.1 sD.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为1.28 N1.28 NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙例例3、棒、棒L=0.4 m, L=0.4 m, 金属棒金属棒abab的电

10、阻为的电阻为1 1 ，B B随随t t变化关变化关系如图乙系如图乙, ,自自t=0t=0开始从导轨最左以开始从导轨最左以v=1 m/sv=1 m/s右匀速运动右匀速运动, ,A.1 sA.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为0.8 V B.1 s0.8 V B.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为1.6 V 1.6 V C.1 sC.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为0.64 N D.1 s0.64 N D.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为1.28 N1.28 NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙（1）本题感应电动势是动生还是感生？）本题感应电动势是动生还是

11、感生？（2）动生电动势的大小如何求解？）动生电动势的大小如何求解？（3）感生电动势的大小如何求解？）感生电动势的大小如何求解？（4）两种电动势在这里是相互加强还是消弱？）两种电动势在这里是相互加强还是消弱？E1BLVE=E1+E2tBStE2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

12、，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，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 00.10 0.10

13、 ，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，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：1.441