导学案3：电磁感应现象的两类情况

§4.5电磁感应现象的两类情况导学案学习目标1．知道电磁感应现象中的感生电场及共作用。2．会用相关公式计算电磁感应问题。3．了解电磁感应现象中的洛伦兹力及其作用。学习重点、难点重点：感生电动势和动生电动势产生的原因。难点：电磁感应问题的计算。学习过程：一、电磁感应现象中的感生电场常用电源的电动势是由非静电力移动电荷做功使电源两极分别带上异种电荷，电磁感应现象中的感应电动势又是怎样产生的呢？1、感生电场：右图所示，一个闭合电路静止于磁场中，当磁场由弱变强时，闭合电路中产生了感应电动势与感应电流，这时又是什么力相当于非静电力促使电荷发生定向移动的？变化的磁场在周围空间产生了电场——感生电场，导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流，导体中产生了感应电动势。感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场是涡旋电场，电场线是闭合的，电场力相当于非静电力。2、例题：阅读课本例题，回答下列问题：①真空室内的磁场由谁提供？当电磁铁的电流恒定时，真空室内的电子受力如何？磁场由电磁铁的电流提供；当电流恒定时，不能产生感生电场，故电子不受电场力作用。②当电磁铁中通有图示方向均匀减小的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？磁场减弱，形成逆时针涡旋电场，电子受顺时针电场力，被加速。③电磁铁中通有图示方向均匀增加的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？磁场增强，形成顺时针涡旋电场，电子受逆时针电场力，被加速。××××××××××××××××××××××××CDlυ导体切割磁感线运动时，磁场没有变化，不能产生感生电场，其感应电动势又是如何产生的？思考与分析：右图所示，导体棒CD在匀强磁场中运动：①为了方便，我们认为导体棒中的自由电荷为正电荷，那么导体棒中的正电荷所受洛伦兹力的方向如何？正电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？正电荷所受洛伦兹力方向沿导体棒向上，正电荷在纸面内向右运动的同时再向上运动。②导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体两端产生电势差—动生电动势，形成电场，若导体棒匀速运动，当洛伦兹力与电场力相等时自由电荷不再沿导体棒向上运动。③导体棒的那端电势比较高？C端电势高。④如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流沿什么方向？此时导体棒会受到安培力作用吗？导体棒中的电流由D端流向C端，此时导体棒会受到向左的安培力的作用，阻碍导体棒的运动。⑤此时是什么力与非静电力有关？导体棒中的能量是怎样转化的？洛伦兹力相当于非静电力；导体棒的机械能转化为电能。课堂练兵课堂练兵1、右图所示，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生电动势。下列说法正确的是（AC）A、磁场变化时，会在空间激发一种电场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、某空间出现了右图所示的一组电场线（表明感应电场的方向），这可能是（AC）A、沿AB方向磁场在迅速减弱B、沿AB方向磁场在迅速增加C、沿BA方向磁场在迅速增加D、沿BA方向磁场在迅速减弱3、右图所示，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（B）A、不变B、增加C、减少D、以上情况都可能4、如图所示，面积为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+）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：（1）磁通量变化率、回路中的感应电动势；（2）a、b两点间的电压Uab(1)Wb/s4V(2)V5、矩形线圈abcd，长ab=20cm，宽bc=10cm，匝数n=200，线圈回路总电阻R=50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如右图所示，求：（1）线圈回路的感应电动势；（2）在t=时线圈ab边所受的安培力。2V×10-3N6、有一面积为150cm2的金属环，电阻为Ω，在环中100cm2的同心圆面上存在如右图（b）所示的变化的磁场，在s到s的时间内环中感应电流为A__，流过的电荷量为C__。7、右图所示，水平导轨的间距L1=m，ab杆与导轨左端的距离L2=m，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻R=Ω，方向竖直向下的匀强磁场的磁感应强度B0=1T，重物的质量M=kg，用细绳通过定滑轮与ab杆的中点相连，各处的摩擦均可忽略不计.现使磁场以=T/s的变化率均匀地增大，试求当t为多少秒时，M刚好离开地面（取g=10m/s2）？5s8、右图所示，水平放置的导体框架，宽L=m，电阻R=Ω，匀强磁场垂直于框架平面，磁感应强度B=T。一导体棒ab垂直框边跨放在框架上，并无摩擦地在框架上滑动，框架和导体ab的电阻均不计。当ab以v=s的速度向右匀速滑动时，求：（1）ab棒中产生的感应电动势大小；（）（2）维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小；（）（3）若将外力F突然减小到F′，简要论述导体ab以后的运动情况。导体棒做减速运动，当安培力等于外力时导体做匀速运动。9、右图所示，abcd是一个固定的U形金属框架，ab和cd边都很长，bc边长为L，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行导体杆，它可在框架上自由滑动（摩擦可忽略），它的电阻为R，现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。已知当以恒力F向右拉导体杆ef时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度。（FR/B2L2）10、右图所示，磁感强度B=的水平匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面接一个长的可滑动的金属丝ab，金属丝质量m=，电阻R=Ω，不计阻力，（取g=10m/s2），求：（1）金属丝ab匀速下落时的速度vm。（4m/s）（2）金属丝ab匀速下落时电路中的电功率。（8×10－3W）11、下图所示，两平行金属导轨之间的距离为L＝m，两导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ＝37°，电阻R的阻值为1Ω（其余电阻不计），一质量为m＝kg的导体棒横放在导轨上，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度为B＝T，方向垂直导轨平