高中物理第4章电磁感应5电磁感应现象的两类情况同步备课课件新人教选修3-2

即学即用
判断下列说法的正误．
(1)导体内自由电荷受洛伦兹力作用是产生动生电动势的原因．( √ )
(2)导体切割磁感线运动时，导体内的自由电荷受到的洛伦兹力方向沿导
体棒的方向．( × ) (3)导体切割磁感线运动时，导体内的自由电荷受到的洛伦兹力对电荷做 正功．( × ) (4)只要导体在磁场中运动，导体两端就会产生动生电动势．( × )
第四章 电磁感应
5 电磁感应现象的两类情况
学习目标
1.知道感生电动势产生的原因，会判断感生电动势的方向，并会计算
它的大小.
2.了解动生电动势产生的原因，会判断动生电动势的方向，并会计算
它的大小.
ΔΦ 3.知道公式E＝n Δt 与E＝Blv的区别和联系．
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
1
知识探究
(3)导体棒哪端电势比较高？如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个
用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？ 答案
C端电势较高，导体棒中电流是由D指向C的．
知识梳理 动生电动势的产生：
(1)由于 导体运动 产生的电动势叫动生电动势．
(2)动生电动势大小： E＝Blv (B的方向与v的方向垂直)． (3)方向判断： 右手 定则．
场线，这可能是 答案
√
A. 沿 AB 方向磁场在迅速减弱
B. 沿 AB 方向磁场在迅速增强
C. 沿 BA 方向磁场在迅速增强 √
D. 沿 BA 方向磁场在迅速减弱
ห้องสมุดไป่ตู้图3
技巧点拨 闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思 路如下： 假设存在垂直磁场方向的环形回路 楞次定律 安培定则 回路中感应电流的方向 回路中的磁通量的变化 感生电场方向
四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算
例4 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁 场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图6所示， 磁感应强度为B.求： (1)ab棒的平均速率； 1 答案 ωl 2
解析
图6
va＋vb 0＋ωl 1 ab 棒的平均速率 v ＝ ＝ ＝ ωl. 2 2 2
(2)ab两端的电势差；
即学即用
判断下列说法的正误．
(1)感生电场线是闭合的．( √ )
(2)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场．( √ )
(3)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感
生电场的作用．( √ )
二、电磁感应现象中的洛伦兹力 导学探究
如图2所示，导体棒CD在匀强磁场中运动． (1) 自 由 电 荷 会 随 着 导 体 棒 运 动 ， 并 因 此 受 到 洛 伦 兹 力．导体棒中的自由电荷受到的洛伦兹力方向如何？(为 了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷)． 答案
一、电磁感应现象中的感生电场 导学探究
如图 1 所示， B 增强，那么就会在空间激发一个感生电 场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就 会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流． (1) 感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？ 如何判断感生电场的方向？ 答案 图1
感应电流的方向与正电荷移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受
例3
如图 5 所示，导轨 OM 和 ON 都在纸面内，导
体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度
从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，
磁场的磁感应强度为0.2 T.问：
(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体
切割磁感线产生的感应电动势多大？ 答案
5 3 m 5 3 V
答案 解析
1 2 Bl ω 2
解析
图5
(2)3 s 内回路中的磁通量变化了多少？
此过程中的平均感应电动势为多少？
答案 解析
15 3 2 Wb
5 2 3 V
1 3 s内回路中磁通量的变化量ΔΦ＝BS－0＝0.2×2×15×5 3 Wb 15 3 ＝ Wb 2
3 s内电路产生的平均感应电动势为： 15 3 ΔΦ 2 5 E＝ ＝ V＝ 3 V. 3 2 Δt
力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电
场的方向可以用楞次定律判定．
(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 答案
感生电场对自由电荷的作用．
知识梳理 感生电动势的产生： (1)由 感生电场 产生的电动势叫感生电动势． ΔΦ (2)感生电动势大小： E＝n Δt . (3)方向判断：由 楞次定律 和 右手螺旋定则 判定．
二、动生电动势的理解与应用
例2 如图4所示，边长为L的正方形线圈与匀强磁
解析
场垂直，磁感应强度为B.当线圈按图示方向以速度
v垂直B运动时，下列判断正确的是 答案 B.线圈中无电流，φa＞φb＝φd＞φc √
A.线圈中无电流，φa＝φb＝φc＝φd C.线圈中有电流，φa＝φb＝φc＝φd
D.线圈中有电流，φa＞φb＝φd＞φc
图4
线圈在运动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中不会产生感 应电流，C、D错误.导线两端有电势差，根据右手定则，可知B正确.
ΔΦ 三、E＝n Δt 和E＝Blv的比较应用 ΔΦ E＝n Δt E＝Blv 研究 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 对象 区 适用 各种电磁感应现象 只适用于导体垂直切割磁感线运动的情况 别 范围 计算 Δt内的平均感应电动势 某一时刻的瞬时感应电动势 结果 E＝Blv是由E＝n ΔΦ 在一定条件下推导出来的，该公式可看做法 Δt 联系 拉第电磁感应定律的一个推论
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题型探究
一、对感生电场的理解
1.变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关.如果在变化
磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动.
2.感生电场可用电场线形象描述.感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭
合的；而静电场的电场线不闭合.
例 1 ( 多选 ) 某空间出现了如图 3 所示的一组闭合的电
导体中自由电荷 ( 正电荷)具有水平方向的速度，由左手
定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用．
图2
(2)若导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？
为什么？ 答案
自由电荷不会一直运动下去．因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD 棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定 向运动．