（通用）高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課件 新人教選修32

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1、5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道感生電動勢產(chǎn)生的原因，會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小.2.了解動生電動勢產(chǎn)生的原因，會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小.3.知道公式En 與EBlv的區(qū)別和聯(lián)系.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、感生電場的產(chǎn)生一、感生電場的產(chǎn)生麥克斯韋在他的電磁理論中指出： 的磁場能在周圍空間激發(fā) ，這種電場叫感生電場.二、感生電動勢的產(chǎn)生二、感生電動勢的產(chǎn)生1.由 產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢.2.感生電動勢大小：E3.方向判斷：由 和 判定.變化感生電場電場右手螺旋定則 .楞次

2、定律三、動生電動勢的產(chǎn)生三、動生電動勢的產(chǎn)生1.由于 產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢.2.動生電動勢大?。?(B的方向與v的方向垂直).3.方向判斷： 定則.導(dǎo)體運(yùn)動右手EBlv答案即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)感生電場線是閉合的.()(2)只要磁場變化，即使沒有電路，在空間也將產(chǎn)生感生電場.()(3)處于變化磁場中的導(dǎo)體，其內(nèi)部自由電荷定向移動，是由于受到感生電場的作用.()答案2.研究表明，地球磁場對鴿子識別方向起著重要作用.在北半球若某處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為5105 T.鴿子以20 m/s的速度水平滑翔，鴿子兩翅展開可達(dá)30 cm左右，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動生電動

3、勢約為_V，_(填“左”或“右”)側(cè)電勢高.左3104重點(diǎn)探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，B增強(qiáng)，那么就會在空間激發(fā)一個感生電場E.如果E處空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流.(1)感生電場的方向與感應(yīng)電流的方向有什么關(guān)系？如何判斷感生電場的方向？一、電磁感應(yīng)中的感生電場和感生電動勢圖1答案答案感應(yīng)電流的方向與正電荷定向移動的方向相同.感生電場的方向與正電荷受力的方向相同，因此，感生電場的方向與感應(yīng)電流的方向相同，感生電場的方向可以用楞次定律來判定.答案(2)上述情況下，哪種作用扮演了非靜電力的角色？答案答案答案感生電場對自由電荷的作用.知識深化知識

4、深化1.變化的磁場周圍產(chǎn)生感生電場，與閉合電路是否存在無關(guān).如果在變化的磁場中放一個閉合電路，自由電荷在感生電場的作用下發(fā)生定向移動.2.感生電場可用電場線形象描述.感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的，而靜電場的電場線不閉合.例例1(多選)某空間出現(xiàn)了如圖2所示的一組閉合的電場線，這可能是A.沿AB方向的磁場在迅速減弱B.沿AB方向的磁場在迅速增強(qiáng)C.沿BA方向的磁場在迅速增強(qiáng)D.沿BA方向的磁場在迅速減弱答案圖2閉合回路(可假定其存在)的感應(yīng)電流方向就表示感生電場的方向.判斷思路如下：技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動.(1)自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動，

5、并因此受到洛倫茲力.導(dǎo)體棒中的自由電荷受到的洛倫茲力方向如何？(為了方便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的自由電荷是正電荷).二、電磁感應(yīng)中的動生電場和動生電動勢圖3答案答案答案導(dǎo)體棒中自由電荷(正電荷)具有水平方向的速度，由左手定則可判斷自由電荷受到沿棒向上的洛倫茲力作用.(2)若導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去，自由電荷是否總會沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去？為什么？答案答案答案自由電荷不會一直運(yùn)動下去.因為C、D兩端聚集電荷越來越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強(qiáng)，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運(yùn)動.(3)導(dǎo)體棒哪端電勢比較高？如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的？答案答案C端電

6、勢較高，導(dǎo)體棒中電流是由D到C的.例例2如圖4所示，邊長為L的正方形線圈與足夠大的勻強(qiáng)磁場垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)線圈按圖示方向以速度v垂直B運(yùn)動時，下列判斷正確的是A.線圈中無電流，abcdB.線圈中無電流，abdcC.線圈中有電流，abcdD.線圈中有電流，abdc圖4解析解析線圈在運(yùn)動過程中，穿過線圈的磁通量不變，所以在線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C、D錯誤；導(dǎo)線兩端有電勢差，根據(jù)右手定則，可知A錯誤，B正確.解析答案三、En 和EBlv的比較應(yīng)用 EnEBlv區(qū)別研究對象整個閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的情況計算結(jié)果 t內(nèi)的平

7、均感應(yīng)電動勢某一時刻的瞬時感應(yīng)電動勢聯(lián)系EBlv是由En 在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論例例3如圖5所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，ABON，若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問：(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少？此時導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？圖5解析答案解析解析夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢才是電路中的感應(yīng)電動勢.3 s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長度為：(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動勢為多少？解析答案解析解析

8、3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量3 s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為：四、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算例例4長為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖6所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：(1)ab棒的平均速率；圖6解析答案(2)金屬棒ab兩端的電勢差；解析答案(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過面積中通過的磁通量為多少？此過程中平均感應(yīng)電動勢多大？解析答案解析解析經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過的扇形面積由法拉第電磁感應(yīng)定律得：導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于磁場的平面內(nèi)，其一端固定，以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E ，如圖7所示.總結(jié)提升總結(jié)提升圖7若

9、圓盤在磁場中以角速度繞圓心勻速轉(zhuǎn)動時，如圖8所示，相當(dāng)于無數(shù)根“輻條”轉(zhuǎn)動切割，它們之間相當(dāng)于電源的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，圓盤上的感應(yīng)電動勢為圖8達(dá)標(biāo)檢測1.(感生電場和感生電動勢感生電場和感生電動勢)如圖9所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內(nèi)沿順時針方向做勻速圓周運(yùn)動，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場，則A.小球速度變大B.小球速度變小C.小球速度不變D.小球速度可能變大也可能變小答案1234圖9解析解析解析磁場的變化使空間內(nèi)產(chǎn)生感生電場，但沒有說明磁場是變大還是變小，所以產(chǎn)生的感生電場的方向可能與小球運(yùn)動方向相同也可能相反，D項正確.12342.(

10、感生電場和感生電動勢感生電場和感生電動勢)如圖10甲所示線圈總電阻r0.5 ，匝數(shù)n10，其端點(diǎn)a、b與R1.5 的電阻相連，線圈內(nèi)磁通量變化規(guī)律如圖乙所示.關(guān)于a、b兩點(diǎn)電勢a、b及兩點(diǎn)電勢差Uab，正確的是A.ab，Uab1.5 VB.ab，Uab1.5 VC.ab，Uab0.5 V答案圖101234解析解析解析從題圖乙可知，線圈內(nèi)的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場跟原磁場方向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則可知，線圈中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向.在回路中，線圈相當(dāng)于電源，由于電流的方向是逆時針方向，所以a相當(dāng)于電源的正極，b相當(dāng)于電源的負(fù)極，

11、所以a點(diǎn)的電勢大于b點(diǎn)的電勢.12341234a、b兩點(diǎn)的電勢差相當(dāng)于電路中的路端電壓，所以UabIR1.5 V，故A正確.3.(轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的動生電動勢轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的動生電動勢)如圖11所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上.當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點(diǎn)的電勢分別為a、b、c.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是A.ac，金屬框中無電流B.bc，金屬框中電流方向沿abcaC.Ubc Bl2，金屬框中無電流D.Uac Bl2，金屬框中電流方向沿acba答案圖11解析1234解析解析金屬框abc平面與磁場方向平行，轉(zhuǎn)動過程

12、中磁通量始終為零，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項B、D錯誤；轉(zhuǎn)動過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由右手定則判斷ac，bc，選項A錯誤；12344.(平動切割產(chǎn)生的動生電動勢平動切割產(chǎn)生的動生電動勢)(多選)如圖12所示，三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，從O點(diǎn)開始以速度v勻速右移，該導(dǎo)軌與金屬桿均由粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是 A.電路中的感應(yīng)電流大小不變B.電路中的感應(yīng)電動勢大小不變C.電路中的感應(yīng)電動勢逐漸增大D.電路中的感應(yīng)電流逐漸減小答案解析1234圖12解析解析設(shè)金屬桿從O點(diǎn)開始運(yùn)動到如題圖所示位置所經(jīng)歷的時間為t，EOF，金屬桿切割磁感線的有效長度為L，故EBLvBvvttan Bv2tan t，即電路中感應(yīng)電動勢的大小與時間成正比，C選項正確；12341234而l為閉合三角形的周長，