电磁感应现象的两类情况

关于电磁感应现象的两类情况正极负极电源++作用：从功、能方面来看，由于非静电力做功；从而将其他形式的能转化为电势能。复习巩固：思考1：从功、能方面来看电源的作用是什么？

F电F非

对于干电池：F非：是化学作用；能量转化：E化

E电说明：电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷做功把其他形式的能转化为电能。第2页,共29页，2024年2月25日，星期天电场线保持和导线平行(与电流方向相同)。思考2：导线中电场的方向？如图：假设在电源正、负极之间连一根导线.--+A++++++___B_____P

P正极负极电源+F非++++----导线+EI第3页,共29页，2024年2月25日，星期天开关闭合（断开），或改变滑动片的位置。导体切割磁感线。AB相当于电源线圈B相当于电源感生电动势由磁场变化引起的电动势思考3：以下两种电磁感应现象中，哪部分导体相当于电源？动生电动势由导体运动引起的电动势第4页,共29页，2024年2月25日，星期天探究：如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中，环的半径为R，磁感应强度的变化率为．问：(1)环中的感应电流的方向？顺时针一、电磁感应现象中的感生电场问题导学(2)如果环有个小缺口而不闭合，有感应电流吗？有感应电动势吗？如果有，正电荷聚在哪一端？哪一端相当于电源的正极？感应电动势的大小多少？

AB第5页,共29页，2024年2月25日，星期天(3)猜想推动导体环中的自由电荷定向运动形成电源电极的是什么力？分析这个力与什么因素有关系？麦克斯韦认为：变化的磁场能在周围空间激发电场,这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，把它叫做感生电场。即是感生电场对自由电荷的电场力推动自由电荷定向运动形成电源电极。感生电场ABAB++-Ei第6页,共29页，2024年2月25日，星期天2、感生电动势：由感生电场（涡流电场）产生的电动势称为感生电动势。它的方向与感应电流方向相同。1、感生电场（涡流电场）：变化的磁场在其周围空间激发的一种电场。磁场变强B金属圆环感生电场线I一、电磁感应现象中的感生电场第7页,共29页，2024年2月25日，星期天3、感生电场是否存在只取决于有无磁场变化.与是否存在导体及是否存在闭合电路无关。思考：当B增大时，如何来判断感生电场（涡流电场）的方向呢？第8页,共29页，2024年2月25日，星期天磁场变强B金属圆环感生电场线I4、感生电场的方向与感应电流方向相同判断方法：类似感应电流的判断方法（楞次定律）；第9页,共29页，2024年2月25日，星期天变化的磁场（例如磁场变强）感生电场感生电场产生的模型展示仔细观察体会，试讨论总结6、感生电场线特点：（1）：电场线闭合、涡旋状（2）：涡旋面与磁场方向垂直（3）：感生电场线方向与感应电流方向一致。（可用楞次定律判断）5、感生电动势中的非静电力是感生电场对电荷的作用力。第10页,共29页，2024年2月25日，星期天(6)对比感生电场与静电场有何区别？

7、（1）产生原因不同：（2）电场线不同：（3）做功时能量转化不同：

静电场感生电场第11页,共29页，2024年2月25日，星期天(7)如果把开口的导体环接入外电路中，分析整个电源的能量转化。AB8、感生电场力作为非静电力对电荷做功把正电荷从负极搬运到正极，将磁场能转化为电能；感生电动势中的能量转化：E其它E电第12页,共29页，2024年2月25日，星期天+如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点；当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？aE感第13页,共29页，2024年2月25日，星期天第14页,共29页，2024年2月25日，星期天实际应用电子感应加速器穿过真空室内磁场的方向由图知电子沿什么方向运动要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何由感生电场引起的磁场方向如何竖直向上逆时针顺时针向下原磁场在增强，即电流在增大。第15页,共29页，2024年2月25日，星期天长为L导体棒cd以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中向右匀速运动。问题：(1)棒中有感应电流吗？有感应电动势吗？哪端电势高?正电荷堆在哪一端？(2)如果给导体两端外接一个电阻R,导体棒中就会有感应电流。分析此时洛仑兹力对运动电荷的做功情况，并指出电源的能量转化情况？BVFVBcdViFiF1V1FB二、电磁感应现象中的洛伦兹力第16页,共29页，2024年2月25日，星期天由于导体运动而产生的感应电动势叫动生电动势1、动生电动势：二、电磁感应现象中的洛伦兹力第17页,共29页，2024年2月25日，星期天F电＋＋--+vEF洛即：E＝BLV当：F电=F洛时，有：当：

qE电=qvB=qU/L

U=E电d=BvL结论：与法拉第电磁感应定律得到的结果一致2、动生电动势大小的推导过程：第18页,共29页，2024年2月25日，星期天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，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，如图4－5－4所示．因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F合＝ev合B，F合与合速度v合垂直．图4－5－4第19页,共29页，2024年2月25日，星期天（2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直，它对电子不做功，更具体地说，F合的一个分量是F1＝evB，这个分力做功，产生动生电动势．F合的另一个分量是F2＝euB，阻碍导体运动做负功．可以证明两个分力F1和F2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F1转化为能量．3、动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。第20页,共29页，2024年2月25日，星期天4.电磁感应现象中的能量转化方式(1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，通过感生电场的作用力做功使磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能．(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服洛伦兹力的分力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能．克服该分力做多少功，就产生多少电能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能．第21页,共29页，2024年2月25日，星期天感生电动势动生电动势产生原因磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷的非静电力感生电场对自由电荷的电场力导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法由楞次定律判断由右手定则或楞次定律判定大小计算方法由E=nΔφ/Δt计算由E=Blvsinθ或E=nΔφ/Δt计算小结：第22页,共29页，2024年2月25日，星期天1、如图所示，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、使电荷定向移动形成电流的力是电场力D、以上说法都不对AC磁场变强课堂练习第23页,共29页，2024年2月25日，星期天2．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D．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AC第24页,共29页，2024年2月25日，星期天VLMN×××××××××××××××××××××××××R3：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：（1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？（2）导体MN受到的外力的大小和方向？（3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？（4）在此过程中感应电流做功是多少？结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热量产生。当堂检测第25页,共29页，2024年2月25日，星期天4、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的感应电动势为E，则ab两点间的电势差为（）

A．E/2B．E/3C．2E/3D．E

C第26页,共29页，2024年2月25日，星期天5、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（）A、沿顺时针方向运动B、沿逆时针方向运动C、在原位置附近往复运动D、仍然保持静止状态-E感FA第27页,共29页，2024年2月25日，星期天6.