选修3-2第四章电磁4.5感应电动势应用..

（2）“动——电——动”类型： 如图所示，AB、CD是两根足够长 的固定平行金属导轨，两导轨间的 距离为L，导轨平面与水平面的夹角 为θ，在整个导轨平面内都有垂直于 导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁 感应强度为B，在导轨的AC端连接 一个阻值为R的电阻，一根质量为m、 垂直于导轨放置的金属棒ab，从静 止开始沿导轨下滑。求导体ab下滑 的最大速度vm；（导轨和金属棒的 电阻都不计。）
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探讨：
※洛伦兹力做功吗？
※能量是怎样转化的呢？ F2 -
洛伦兹力不做功，不提供 能量，只是起传递能量的 作用。即外力克服洛伦
U F洛 F1
ω
兹力的一个分量F2所 做的功，通过另一个 分量F1转化为感应电 流的能量
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一、电磁感应中的电路问题
【解题思路】
1. 产生感应电动势的导体相当于一个电源，感应电动势等效于
感生电动势
电键闭合，改变滑动片的 位置
磁场变化引起电动势
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3动生电动势
AB相当电源
动生电动势
导体切割磁感线
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回顾电荷在外电路和内电路中的运动。
a
d c
b 化学作用就 是我们所说 的非静电力
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电源电动势的作用是某种 非静电力对自由电荷的作用。
2018/10/7现在什么力是非静电力？
＋＋
电场力
※导体棒的哪端电势比较高？ C ※非静电力与洛伦兹力有关
F洛 - -
吗？
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
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导体棒中的自由电子受到沿棒方向的洛伦兹力和电场力作 UABe 用，最后达到平衡，达到稳定的电势差 UAB，有： ＝evB. L 得 UAB＝BLv. 电势差 UAB 就是导体棒 AB 切割磁感线产生的感应电动 势 E＝UAB，也称为动生电动势．
1）、什么力充当非静电力？
※导体中的自由电荷受到 什么力的作用？
当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时， 导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作 用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D 端 定向运动，使D端和C端出现了等量异种电 荷，D为负极（低电势），C为正极（高电 势）则导体CD相当一个电源。 洛伦兹力 电场力 -
d
a
R
B
c b
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[例题2]
（2003.上海）粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场 中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线 框以同样大小的速度沿四个方向平移出磁场，如图所示，则在移动过程 中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是（ B ）
v a b a v a b b a b v
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电磁感应中的能量问题
1.电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程。产生和维持感应 电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程 。 2.安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量的过程,安培力做多 少正功,就有多少电能转化为其它形式能量 3.安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程,克服安培力 做多少功,就有多少其它形式能量转化为电能. 4.导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克 服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热. ，另一部分用于增加导体的动能。 5.导体在达到稳定状态之后，外力移动导体所做的功，全部用于克服 安培力做功，转化为产生感应电流的电能并最后转化为焦耳热. 6.用能量转化和守恒的观点解决电磁感应问题,只需要从全过程考虑,不 涉及电流产生过程的具体的细节,可以使计算方便,解题简便.
v A B C D
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电磁感应中的力学问题
1 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安 培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学 问题联系在一起，解决这类电磁感应中的力学 问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞 次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、 安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关 规律，如牛顿运动定律、动能定理、机械能守 恒定律等。要将电磁学和力学的知识综合起来 应用。 2 由于导体中的电流和导体运动速度有关，也就 是说 导体所受安培力与导体运动速度，所以对 磁场中运动导体进行要进行动态分析。
E1
a
0
B
N
b
Q
度。 【分析】刚闭合开关S时，棒ab因电而动，其所受的安培力F安=BLE/R,方向 向右，此时具有最大的加速度am=BLE/(mR)。然而，ab棒一旦产生速度， 则因动而电，立即产生了感应电动势。因速度决定感应电动势，而感应电动 势与电源的电动势反接又导致电流减小，从而使安培力减小，不难分析出， ab棒做的是一种复杂的变加速运动。但是当F安=0是，ab的速度将达到最大 值，且 vm=E/(BL),即可知：ab棒的收尾状态为匀速运动。 2018/10/7 18
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2．感生电动势 (1)产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的 自由电荷在电场力的作用下定向运动、产生感应电流，即导 体中产生了感应电动势． (2)定义： 由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势． (3)感生电场方向判断：右手螺旋定则．
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实验
线圈B相当电源
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复习
感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应 电动势 为什么会产生感应电动势？
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新课教学
感应电动势 一感生电动势 二动生电动势
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1感生电场： 变化的磁场在其周围空间激 发的电场叫感生电场，感生电场是一种非 保守场，其电场线是无始无终的闭合曲线。
2. 电源内部电流的方向是从负极流向正极，即从低电势流向高电势
等效电路图，其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用 。 2018/10/7 13
【例题1】
如图所示，电阻Rab=1Ω的导体棒ab沿着水平放置的光滑导线框向右做匀 速运动，线框中接有电阻R=4Ω，线框放在磁感应强度B=10T的匀强磁场 中，磁场方向垂直于线框平面，线框的宽度L=0.1m，运动的速度v=5m/s， 线框的电阻不计． ab A.电路abcd中相当于电源的部分是_______________ ； a _______________ 相当于电源的正极。 5 B.电源的电动势即产生的感应电动势E=________V, 电路abcd中的电流 I=__________A. 1 1 C.导体ab所受安培力的大小F=__________N. 5 D.外力做功的功率P'=F'v=__________________W.
电源电动势，产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻。 3. 产生感应电动势的导体跟用电器连接，可以对用电器供 电，由闭合电路欧姆定律求解各种问题. 4. 产生感应电动势的导体跟电容器连接，可对电容器充电，稳 定后，电容器相当于断路，其所带电量可用公式Q=CU来计算
5. 解决电磁感应中的电路问题，必须按题意分清内外电路画出
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由于B变化引起 回路中变化
变化磁场在它周围空间激发 感生电场，非静电力是感生 电场力，由感生电场力对电 荷做功而产生电动势 楞次定律
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电磁感应中的力学问题，常常以一个导体棒 在滑轨上运动的问题形式出现。这种情况 有两种类型。
（1）“电——动——电”类 型 （2）“动——电——动”类 型
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（1）“电——动——电”类 型： 如图所示，光滑平行导轨MN、PQ固
定在同一绝缘水平面上，两导轨间距 M 为L；一长为L、电阻为R、质量为m 的金属棒ab放置在两导轨之上；导轨 E 左端接内阻不计、电动势为E的电源 P S 形成回路，整个装置处在竖直向上、 磁感应强度为B的匀强磁场中。导轨 电阻不计且足够长，并与开关S串接。 求：当闭合开关S后，棒ab运动的最终速
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课堂总结
动生电动势 特 点 原 因 非的 静来 电源 力 方 向 磁场不变，闭合电路的整 体或局部在磁场中运动导 致回路中磁通量变化 感生电动势 闭合回路的任何部分都不 动，空间磁场变化导致回 路中磁通量变化
由于S变化引起 回路中变化
非静电力是洛仑兹力的 分力，由洛仑兹力对运 动电荷作用而产生电动 势 楞次定律或右手定则
选修3-2第四章电磁感应
4.5电磁感应的应用
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教学目标
1.知道感生电动势、动生电动势的概念，知道产生感生 电动势的非静电力是感生电场的作用．产生动生电动势的非 静电力与洛伦兹力有关． 2．会用楞次定律判断感生电场的方向，用左手定则判断 洛伦兹力的方向． 3．能够从能量守恒和转化的角度理解电磁感应现象.