《电磁感应现象的两类情况》教案2
《电磁感应现象的两类情况》“感知觉”理论教学设计
《电磁感应现象的两类情况》“感知觉”理论教学设计摘要：认知心理学是一门研究认知以及人类行为背后的心智处理过程，包括思维、决定、推理和一些动机和情感的心理科学。
基于认知心理学的学科特征，在物理教学设计中加以认知心理学的元素将有效提高学生物理学习的效果，本文就基于认知心理学的“感知觉”理论给出了高中物理一节课的教学设计案例及其分析。
关键词：认知心理学；感知觉；教学设计1.教学设计理念教材提供了教学的框架和核心知识点，是教师授课的主要工具。
而课堂活动的组织、安排和内容的逻辑处理则是教师的再创造过程。
本节课是高二年级电学内容选学的第二个模块，学生在前期已经有了一定的相关知识的积累，教师在设计教学时应该遵循学生的认知规律，秉持实验教学的原则，充分触发学生的感知觉，进一步激发学生的学习兴趣和动机。
2.学习需要的分析学生在前两节的学习中，已经学习了楞次定律以及法拉第电磁感应定律，但学生并不知道感应电流是如何产生的，其中的电动势又是如何而来。
学生需要进一步知道不同情况下感应电动势及感应电流形成的机制。
通过本节课的学习，可以让学生学习了解电磁感应现象的两类不同情况并明确两种情况下的感应电动势的形成机制以及感应电流是如何产生的。
3.学习内容分析《电磁感应现象的两类情况》是高中物理课程（选修 3-2）第四章第五节内容，位于楞次定律与法拉第电磁感应定律之后。
日常教学往往是一带而过，是楞次定律与电磁感应定律的进一步应用，对生产实践具有重要意义。
4.学习者分析学生在前两节的学习中已经学习了楞次定律以及法拉第电磁感应定律，知道了回路中磁通量变化会产生感应电流和感应电动势，但学生并不知道感应电流是如何产生的，其中的电动势又是如何而来。
鉴于高二学生既具有形象思维又具有抽象思维，形象思维占优势，抽象思维逐步成熟，独立思考能力进一步发展。
喜欢思考，喜欢探究。
因此较习惯从直观现象出发，喜欢动手但缺乏对问题深层次的思考。
因此在教学中不仅要发挥学生形象思维的优势，以实验充分调动学生的感知觉，更要结合实验通过适当的引导和问题来激发学生对所学知识的进一步认知和理解。
电磁感应现象的两类情况教学设计
电磁感应现象的两类情况教学设计高中物理教学设计案例——电磁感应现象的两类情况赵才梁(阳新一中湖北省黄石市)1.设计思想本节内容是对电磁感应现象的进一步认识，从本质上对感生电动势和动生电动势的产生进行了阐述，使学生从根源上认识电磁感应中能量的转化过程和转化的方向，是对楞次定律和法拉第电磁感应定律的综合应用。
通过本节的学习，学生能够掌握电磁感应问题的基本解决方法，加深对考题考向的认识，从而能够基本解决电磁感应中的电路问题、动力学问题、能量问题。
2.教材分析从电磁感应规律应用的角度看，本节对感生电动势和动生电动势，及其形成原因进行了初步的探讨。
应该说，两者是按照引起磁通量变化的不同原因来区分的。
虽然感生电动势与动生电动势的提出，涉及电磁感应的本质问题，但是教科书对此要求并不高。
那么，教科书为什么要引入感生电动势和动生电动势两个不同的概念呢,原因是教科书对电动势的概念做了较为深入的分析，该问题的讨论正是为了进一步延续整套教科书关于“通过做功研究能量”的思想。
所以，教学的着眼点应该放在感生电场和洛伦兹力的问题上，前者是为学习电磁波做准备，后者是对前面知识的复习。
3.学情分析学生学习了楞次定律和法拉第电磁感应定律，对电磁感应现象的基础知识和基本解题方法有了一定的认识，并能够简单应用。
但对电磁感应现象的本质缺乏认识，对于电磁感应问题的状态确定复杂过程分析并不熟练，通过本节的设置是学生能掌握基本的分析方法，了解考题的考向。
4.教学目标4.1知识与技能:1.了解感生电场，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.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。
会判断动生电动势的方向，并计算它的大小。
3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。
4.2过程与方法:通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。
4.3情感态度与价值观:从电磁感应现象中我们找到产生感生电动势(运用“一般”到“特殊”的思想方法)和动生电动势(运用“特殊”到“一般”的思想方法)的个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
电磁感应现象的两类情况教案
C．感生电场就是感应电动势
D．以上说法都不对
练习2、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带正电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场磁感应强度突然增大时，小球将（）
A、沿顺时针方向运动
B、沿逆时针方向运动
（2）导体MN受到的外力的大小和方向.
五、达成目标
教材课后问题பைடு நூலகம்练习P20-21 1-4
学
生
探
究
教师点评
学习小结
感应电动势：
1、感生电动势
2、动生电动势
感生电动势与动生电动势：
1、感生电场：由变化的磁场激发的电场
2、感生电动势：由感生电场产生的感应电动势
3、动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势
感生电动势和动生电动势。
教学难点
感生电动势和动生电动势产生的原因。
展
示
知识链接
1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？
2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又是什么？
课
前
器材
学习内容
一、自学感知（___-分钟）
1、电路中电动势的作用？图4.5-1的非静电力是什么？感生电场是怎么产生的？感生电场的方向？判断方法？讲述p19的解答。
师生
学习反思
在洛伦兹力作用下正电荷沿导体向C端定向运动，使C端和D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相当于一个电源。
练习：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,磁感应强度为B，不计其他电阻,求：
《电磁感应现象的两类情况》教案
《电磁感应现象的两类情况》教案《电磁感应现象的两类情况》教案《电磁感应现象的两类情况》教案一、教学目标：（一）知识与技能目标1、复习感生电场、感生电动势产生的原因。
会判断感生电动势的方向，计算它的大小。
2、复习动生电动势的产生与洛伦兹力的关系。
会判断动生电动势的方向，计算它的大小。
3、通过本节复习可以使学生深入理解电磁感应现象，达到熟练掌握的目的。
（二）过程与方法目标1、学会建立表格，通过比较归纳得出结论的方法。
2、培养学生熟练应用正交分解法解决问题的能力。
（三）情感态度与价值观目标使学生体会科学家们分析物理问题从现象到本质的过程，激发对物理学习的兴趣。
二、教学重点、难点：教学重点：复习感生电动势与动生电动势的概念。
加深对感生电动势与动生电动势产生实质的理解。
教学难点：对非静电力加深理解，从功能角度分析动生电动势。
三、教学方法和手段1、利用图表、动画展示，有利于学生直观比较，自己得出规律。
2、典型例题讲解与精选练习相结合。
3、多媒体展示学生优秀解答和典型错误。
4、指导学生正确画图，养成画图分析的习惯四、教学过程：（一）课堂引入：由恒定电流一章知道电路中有电流必有电源，电源有电动势，电源内部非静电力做功实现能量转化。
电磁感应电路中也有相应的物理量，分为两种。
（二）电磁感应现象中的感生电场与感生电动势1、复习麦克斯韦电磁理论：变化的磁场能激发涡旋电场（区别于静电场）。
2、在电磁感应现象中，当磁场发生变化时，在磁场周围能激发涡旋感应电场，感应电场能给导体中自由电荷力的作用，使其定向移动形成电流。
感应电场给自由电荷的力即为这里的非静电力。
同时导体中的感应电动势叫感生电动势。
3、如何判断感生电场、感生电动势的方向？4、应用与练习练习1、(2010·福州模拟)著名物理学家费曼曾设计过一个实验，如图所示．在一块绝缘板上部安一个线圈，并接有电源，板的四周嵌有许多带负电的小球，整个装置支撑起来．忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是() A．圆盘将逆时针转动B．圆盘将顺时针转动C．圆盘不会转动D．无法确定圆盘是否会动练习2、有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？回路的感应电动势多大?小结：变化的磁场周围激发感生电场，不管有无回路，感生电场一定存在，若感生电场中有闭合回路，就会产生感应电流。
4.5电磁感应现象的两类情况教案
第 5 课电磁感应现象的两类情况一、学习目标：1、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
2、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
3、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
学习重点：感生电动势和动生电动势。
学习难点：感生电动势和动生电动势产生的原因。
导学指导导学检测及课堂展示阅读教材完成右边问题一、感生电动势和动生电动势由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是B 不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作，另外一种是不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作。
1、感生电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感生电场。
静止的电荷激发的电场叫，静电场的电场线是由发出，到终止，电场线闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是的，如图所示，如果空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生感应电动势。
感生电场是产生或的原因，感生电场的方向也可以由来判断。
感应电流的方向与感生电场的方向。
2、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发，闭合导体中的在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。
（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为。
（3）感生电场方向判断：定则。
即时训练1有一面积为S＝100 cm2的金属环，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？二、洛伦兹力与动生电动势1、动生电动势BE（1）产生：运动产生动生电动势（2）大小：E= （B的方向与v的方向）2、动生电动势原因分析导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到力的作用而引起的。
三、巩固诊断。
第四章第4节《电磁感应现象的两类情况》教案
理论探究作图的分析来说明动生电动势动生电动的产生。
注意导体棒中的自由势的产生电荷是带负电的电子，学生推理过程中的严谨性.第三层级第四层级课外拓展板书设计主题3：电磁感应中的能量问题基本检测技能拓展记录要点知识总结感悟收获通过实验可看到结果，解释磁铁的能量转化到哪里去了难度不大，但磁场变化过程中有磁场能学生不易理解，教师点评时注意。
根据具体情况与部分同学交流，掌握学生的能力情况•“电磁感应中的力电综合”对于多数学生来说有拓展的必要。
教师可在学生完成后作点评教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。
注意有代表性的收集一些学生的体会，以便有针对性地调整教学方法。
感应电场与静电场的比较§ 4.4电磁感应现象的两类情况荷受到的洛伦兹力沿导体棒向哪个方向运动？②如果导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？③导体棒哪端电势比较高？④如果用导线把两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流的方向如何？(1) 螺线管和灵敏电流表组成的闭合电路，上面是弹簧和条形磁铁组成的振动装置，线圈直径大于磁铁的宽度.磁铁在线圈内振动中能量是如何转化的？(2) 根据磁场变化和部分导体切割磁感线两种情况，请你说一下电磁感应现象中的能量转化方式.全体学生独立思考，独立完成，小组同学都完成后可交流讨论。
教师未提出要求的情况下学有余力的学生可自主完成学生在相应的位置做笔记。
学生就本节所学做一个自我总结, 之后可小组交流讨论。
根据自己的感受如实填写，根据自己的思考找出解决方案。
导体1#运动 ----------- > 時应电动孙瓷培力*毬场作用闭合电路口头表述口头表述PPT课件PPT课件PPT课件PPT课件呈现PPT课件本节习题综合练习1. 下列说法中正确的是（）A .感生电场由变化的磁场产生B .恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定D .感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向解析：磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，只能由楞次定律判断，A项正确.答案：A2. 在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是（）A .在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B .在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定产生感应电流C.在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D .在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场线圈中才产生感应解析：根据感应电流的产生条件，只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化，电流，A错，B对；变化的磁场产生感生电C错，D对.场，与是否存在闭合线圈无关，答案：BD3•如图所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，贝U （A . N端电势高B . M端电势高C.若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180。
电磁感应现象的两类情况--优质获奖精品教案 (13)
《电磁感应现象的两类情况》教学设计一、教材分析本节课的教学内容为人教版普通高中物理选修3-2《第四章电磁感应》《第5节电磁感应现象的两类情况》。
本节分析了电磁感应现象的两类情况：感生电动势和动生电动势，对其形成的原因进行了初步探讨。
安排这一节，是因为教科书曾对电动势的概念做了较为深入的分析，这样本节问题的讨论正是为了进一步沿续整套教科书关于“通过做功研究能量”的思想。
所以，教学的着眼点应该放在感生电场和洛伦兹力的问题上，前者是为学习电磁波做准备，后者是对前面知识的复习。
二、学情分析学生学习了楞次定律和法拉第电磁感应定律，对基础知识和基本解题方法有了一定的认识，并能够简单应用，但对电磁感应现象的本质缺乏认识。
三、教学目标1、知识与技能（1）了解感生电场，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）了解动生电动势的产生以及洛伦兹力的关系。
会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。
2、过程和方法通过同学们之间的讨论、探究，增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习的兴趣。
3、情感态度与价值观通过对相应物理学史的了解，培养学生热爱科学、尊重知识的良好品德。
四、教学重点与难点1、重点：感生电动势与动生电动势的概念2、难点：对感生电动势与动生电动势的理解五、教学方法自主学习法，合作探究法六、教学过程过程教师活动学生活动设计意图引入新课穿过闭合电路的磁场变化导体切割磁感线通过前面的学习我们已经知道，上面的两种情况都会产生感应电流，有电流，必然有电动势。
而电源是通过非静电力做功的把其他形式的能转化为电能的装置，比如电池，是化学作用充当非静电力作用，那么在电磁感应现象中，是哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？本节课我们就来探讨这个问题。
学生回顾并思考激发学生学习兴趣电磁感应现象中的感应电场阅读教材，回答学案中的问题1.感生电场：在他的电磁理论中指出：的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场.2.感生电动势：由产生的感应电动势.3.感生电动势中的非静电力：就是对自由电荷的作用.4.感生电动势计算：5.关于感生电场的理解：①当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是闭合曲线，与磁场方向垂直的，感生电场是一种涡旋电场.②感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关.6.如何判断感生电场的方向？小结板书：变化的磁场---感生电场----对电荷有电场力作用（非静电力）回扣引课的问题【牛刀小试】阅读教材P19-例题，并回答问题学生阅读教材，分组讨论，完成知识梳理学生小组讨论并回到问题学生自学能力的培养，分组讨论，增强对知识的理解学以致用，增强对感生电动势的理解电磁感应现象中的洛伦兹力阅读教材，思考与讨论（1）自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。
高中物理第四章电磁感应5电磁感应现象的两类情况教案新人教版选修3_2
5 电磁感应现象的两类情况[学科素养与目标要求]物理观念：1.建立感生电场的概念.2.会判断感生电动势和动生电动势的方向.科学思维：1.通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，形成对知识的逻辑推理能力.2.比较感生电动势和动生电动势，并熟练掌握其大小的计算方法.一、感生电场的产生麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场.二、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.2.感生电动势大小：E ＝n ΔΦΔt. 3.方向判断：由楞次定律和右手螺旋定则判定.三、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.1.判断下列说法的正误.(1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场.( √ )(2)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.( √ )(3)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用.( √ )(4)产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功.( × )2.研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用.在北半球若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为5×10－5T.鸽子以20 m/s 的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30 cm 左右，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为______V ，______(填“左”或“右”)侧电势高. 答案 3×10－4 左一、感生电场和感生电动势1.感生电场的产生如图1所示，B 变化时，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.图12.变化的磁场周围产生的感生电场，与闭合电路是否存在无关.如果在变化的磁场中放一个闭合回路，回路中就有感应电流，如果无闭合回路，感生电场仍然存在.3.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.4.感生电场(感生电动势)的方向一般由楞次定律判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt计算. 例1 (多选)某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线，这可能是( )图2A.沿AB 方向的磁场在迅速减弱B.沿AB 方向的磁场在迅速增强C.沿BA 方向的磁场在迅速增强D.沿BA 方向的磁场在迅速减弱答案 AC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闭合回路→回路中的磁通量变化――――→楞次定律安培定则回路中感应电流的方向―→感生电场的方向例2 如图3甲所示，线圈总电阻r ＝0.5 Ω，匝数n ＝10，其端点a 、b 与R ＝1.5 Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示.关于a 、b 两点电势φa 、φb 及两点电势差U ab ，正确的是( )图3A.φa >φb ，U ab ＝1.5 VB.φa <φb ，U ab ＝－1.5 VC.φa <φb ，U ab ＝－0.5 VD.φa >φb ，U ab ＝0.5 V答案 A解析 从题图乙可知，线圈内的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则可知，线圈中感应电流的方向为逆时针方向.在回路中，线圈相当于电源，由于电流的方向是逆时针方向，所以a 相当于电源的正极，b 相当于电源的负极，所以a 点的电势高于b 点的电势.根据法拉第电磁感应定律得：E ＝n ·ΔΦΔt ＝10×0.080.4 V ＝2 V.I ＝E R 总＝21.5＋0.5A ＝1 A.a 、b 两点的电势差相当于电路中的路端电压，所以U ab ＝IR ＝1.5 V ，故A 正确.二、动生电场和动生电动势1.动生电场的产生如图4所示，导体棒CD 在匀强磁场中运动.图4自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力.若CD 向右匀速运动，由左手定则可判断自由电子受到沿棒向下的洛伦兹力作用，C 端电势高，D 端电势低.随着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，C 、D 两端形成稳定的电势差.2.感生电动势与动生电动势的比较例3 如图5所示，边长为L 的正方形线圈与足够大的匀强磁场垂直，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( )图5A.线圈中无电流，φa ＝φb ＝φc ＝φdB.线圈中无电流，φa ＞φb ＝φd ＞φcC.线圈中有电流，φa ＝φb ＝φc ＝φdD.线圈中有电流，φa ＞φb ＝φd ＞φc 答案 B解析 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A 错误，B 正确.[学科素养] 通过例2和例3，加深对感生电动势和动生电动势的理解，掌握它们方向的判断方法，并会对两者进行区分，体现了“科学思维”的学科素养.三、导体棒转动切割产生动生电动势的计算1.当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端固定，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E ＝Bl v ＝12Bl 2ω，如图6所示.图62.若圆盘在磁场中以角速度ω绕圆心匀速转动时，如图7所示，相当于无数根“辐条”转动切割，它们之间相当于电源的并联结构，圆盘上的感应电动势为E ＝Br v ＝12Br 2ω.图7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匀速转动，如图8所示，磁感应强度大小为B .求：图8(1)金属棒ab 两端的电势差；(2)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的面积中通过的磁通量为多少？此过程中的平均感应电动势多大？答案 (1)12Bl 2ω (2)12Bl 2ωΔt 12Bl 2ω 解析 (1)ab 两端的电势差：U ab ＝E ＝Bl v ＝12Bl 2ω. (2)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积ΔS ＝12l 2θ＝12l 2ωΔt ，ΔΦ＝B ΔS ＝12Bl 2ωΔt . 由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt ＝12Bl 2ωΔt Δt ＝12Bl 2ω.1.(感生电场和感生电动势)如图9所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将( )图9A.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.仍然保持静止状态答案 A 2.(感生电场和感生电动势)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图10甲所示，当磁场的磁感应强度B 随时间t 按如图乙所示规律变化时，下列四个图中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是( )图10答案 A解析 在第1 s 内，磁感应强度B 均匀增大，由楞次定律可判定感应电流为正，其产生的感应电动势E 1＝ΔΦ1Δt 1＝ΔB 1Δt 1S ，在第2～3 s 内，磁感应强度B 不变化，即线圈中无感应电流，在第4～5 s 内，磁感应强度B 均匀减小，由楞次定律可判定，其感应电流为负，产生的感应电动势E 2＝ΔΦ2Δt 2＝ΔB 2Δt 2S ，由于ΔB 1＝ΔB 2，Δt 2＝2Δt 1，故E 1＝2E 2，由此可知，选项A 正确. 3.(转动切割产生的动生电动势)如图11所示，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上.当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为φa 、φb 、φc .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )图11A.φa ＞φc ，金属框中无电流B.φb ＞φc ，金属框中电流方向沿abcaC.U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流 D.U ac ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿acba 答案 C解析 金属框abc 平面与磁场方向平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B 、D 错误；转动过程中bc 边和ac 边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断φa <φc ，φb <φc ，选项A 错误；由A 项的分析及E ＝BL v 得U bc ＝－12Bl 2ω，选项C 正确.4.(平动切割产生的动生电动势)如图12所示，“∠”形金属框架MON 所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，金属棒ab 能紧贴金属框架运动，且始终与ON 垂直，金属棒与金属框架粗细相同，且由同种材料制成.当ab从O点开始(t＝0)匀速向右平动时，速度为v0，∠MON＝30°.图12(1)试求bOc回路中感应电动势随时间变化的函数关系式.(2)闭合回路中的电流随时间变化的图象是________.答案(1)E＝33Bv02t(2)B解析(1)t＝0时ab从O点出发，经过时间t后，ab匀速运动的距离为s，则有s＝v0t.由tan 30°＝bcs，有bc＝v0t·tan 30°.则金属棒ab接入回路的bc部分切割磁感线产生的感应电动势为E＝Bv0bc＝Bv02t tan 30°＝33Bv02t.(2)l Ob＝v0t，l bc＝v0t tan 30°，l Oc＝v0tcos 30°，单位长度电阻设为R0，则回路总电阻R＝R0(v0t＋v0t tan 30°＋v0tcos 30°)＝R0v0t(1＋3)，则回路电流I＝ER＝(3－3)Bv06R0，故I为常量，与时间t无关，选项B正确.一、选择题考点一感生电动势1.如图1所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上的磁感应强度均匀减小的磁场，则( )图1A.小球速度变大B.小球速度变小C.小球速度不变D.小球速度可能变大也可能变小答案 B解析磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到的电场力与运动方向相反，故小球速度减小，选B.2.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场.如图2所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球，已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )图2A.0B.12r 2qkC.2πr 2qkD.πr 2qk 答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，磁场变化产生的感生电动势为E ＝ΔB Δtπr 2＝k πr 2，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小W ＝qE ＝πr 2qk ，故选项D 正确.3.(多选)如图3甲，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，虚线区域内有一面积为S 、与纸面平行的的单匝金属线框，线框与电阻R 相连，若金属线框的电阻为R 2，下列说法正确的是( )图3A.流过电阻R 的感应电流由a 到bB.线框cd 边受到的安培力方向向上C.感应电动势大小为2B 0S t 0D.ab 间电压大小为2B 0S 3t 0答案 AD解析 穿过线框的磁通量在增大，根据楞次定律可得感应电流为逆时针方向，故流过电阻R 的感应电流的方向为由a 到b ，A 正确；感应电流是从c 到d ，根据左手定则，可得线框cd 边受到的安培力方向向下，B 错误；根据法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦΔt ＝B 0S t 0，根据闭合电路欧姆定律可得ab 间电压大小为U ＝RR ＋R 2E ＝2B 0S 3t 0，故C 错误，D 正确. 4.如图4为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S .若在t 1到t 2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa －φb ( )图4A.恒为nS (B 2－B 1)t 2－t 1B.从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1C.恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1 D.从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 1 答案 C 解析 根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n (B 2－B 1)S t 2－t 1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a 、b 两点电势差恒为φa －φb ＝－n (B 2－B 1)S t 2－t 1，选项C 正确. 5.如图5所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上，P 、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)的规律随时间变化，t ＝0时，P 、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t ，电容器P 板( )图5A.不带电B.所带电荷量与t 成正比C.带正电，电荷量是kL 2C 4π D.带负电，电荷量是kL 2C 4π答案 D解析 磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)的规律随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt＝S ΔB Δt ＝kS ，而S ＝πr 2＝π⎝ ⎛⎭⎪⎫L 2π2＝L 24π，经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C 4π；由楞次定律和安培定则知电容器P 板带负电，故D 选项正确.6.如图6甲所示，矩形导线框abcd 固定在变化的磁场中，产生了感应电流(电流方向沿abcda 为正方向).若规定垂直纸面向里的方向为磁场的正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为( )图6答案 D解析 由题图乙可知，0～t 1内，线框中电流的大小与方向都不变，根据法拉第电磁感应定律可知，线框中磁通量的变化率不变，故0～t 1内磁感应强度与时间的关系图线是一条倾斜的直线，A 、B 错；又由于0～t 1时间内电流的方向为正，即沿abcda 方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故0～t 1内原磁场垂直纸面向里减小或垂直纸面向外增大，C 错，D 对.考点二 动生电动势7.夏天时，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇，会发现电风扇正在逆时针转动.金属材质的电风扇示意图如图7所示，由于地磁场的存在，下列关于A 、O 两点的电势及电势差的说法，正确的是( )图7A.A 点电势比O 点电势高B.A 点电势比O 点电势低C.A 点电势和O 点电势相等D.扇叶长度越短，U AO 的电势差数值越大答案 A解析 在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，由右手定则可判断OA 中电流方向由O 到A ，再根据在电源内部电流由负极流向正极，可知A 点为正极，电势高，A 对，B 、C 错；由E ＝12Bl 2ω可知D 错.8.如图8所示，导体棒AB 的长为2R ，绕O 点以角速度ω匀速转动，OB 长为R ，且O 、B 、A 三点在一条直线上，有一磁感应强度为B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB 两端的电势差大小为( )图8A.12BωR 2 B.2BωR 2 C.4BωR 2D.6BωR 2 答案 C解析 A 点线速度v A ＝ω·3R ，B 点线速度v B ＝ωR ，AB 棒切割磁感线的平均速度v ＝v A ＋v B 2＝2ωR ，由E ＝Blv 得，AB 两端的电势差大小为E ＝B ·2R ·v ＝4BωR 2，C 正确.9.(多选)如图9所示，三角形金属导轨EOF 上放有一金属杆AB ，在外力作用下，使AB 保持与OF 垂直，从O 点开始以速度v 匀速右移，该导轨与金属杆均由粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是 ( )图9A.电路中的感应电流大小不变B.电路中的感应电动势大小不变C.电路中的感应电动势逐渐增大D.电路中的感应电流逐渐减小答案 AC解析 设金属杆从O 点开始运动到题图所示位置所经历的时间为t ，∠EOF ＝θ，金属杆切割磁感线的有效长度为L ，故E ＝BLv ＝Bv ·vt tan θ＝Bv 2tan θ·t ，即电路中感应电动势的大小与时间成正比，C 选项正确；电路中感应电流I ＝E R ＝Bv 2tan θ·t ρl S，而l 为闭合三角形的周长，即l ＝vt ＋vt ·tan θ＋vt cos θ＝vt (1＋tan θ＋1cos θ)，所以I ＝Bv tan θ·S ρ(1＋tan θ＋1cos θ)是恒量，所以A 正确.10.如图10所示，等腰直角三角形OPQ 区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框abc 以恒定的速度v 沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与ab 边垂直，且保持ac 平行于OQ .关于线框中的感应电流，以下说法正确的是( )图10A.开始进入磁场时感应电流最小B.开始穿出磁场时感应电流最大C.开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向D.开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向答案 D解析 线框中感应电流的大小正比于感应电动势的大小，又感应电动势E ＝BL 有v ，L 有指切割磁感线部分两端点连线在垂直于速度方向上的投影长度，故开始进入磁场时感应电流最大，开始穿出磁场时感应电流最小，选项A 、B 错误.感应电流的方向可以用楞次定律判断，可知选项D 正确，C 错误.11.如图11所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间变化的变化率ΔB Δt的大小应为( )图11A.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π答案 C解析 设半圆的半径为L ，电阻为R ，当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E 1＝12B 0ωL 2.当线框不动，而磁感应强度随时间变化时E 2＝12πL 2·ΔB Δt ，由E 1R ＝E 2R 得12B 0ωL 2＝12πL 2·ΔB Δt ，即ΔB Δt ＝ωB 0π，故C 项正确. 12.(多选)如图12所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图.把一个半径为r 的铜盘放在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上.两块铜片C 、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触.G 为灵敏电流计.现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法正确的是( )图12A.C 点电势一定低于D 点电势B.圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr 2C.电流计中的电流方向为由a 到bD.铜盘不转动，所加磁场磁感应强度减小，则铜盘中产生顺时针方向感应电流(从左向右看) 答案 AD解析 将铜盘看做无数条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则可知，铜盘边缘为电源正极，中心为负极，C 点电势低于D 点电势，此电源对外电路供电，电流方向由b 经电流计再从a 流向铜盘，故A 正确，C 错误；回路中产生的感应电动势E ＝Br v ＝12Br 2ω，故B 错误；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀减小，在铜盘中产生顺时针方向感应电流(从左向右看)，故D 正确.二、非选择题13.如图13所示，线框由导线组成，cd 、ef 两边竖直放置且相互平行，导体棒ab 水平放置并可沿cd 、ef 无摩擦滑动，导体棒ab 所在处有垂直线框所在平面向下的匀强磁场且B 2＝2 T ，已知ab 长L ＝0.1 m ，整个电路总电阻R ＝5 Ω，螺线管匝数n ＝4，螺线管横截面积S ＝0.1 m 2.在螺线管内有如图所示方向的磁场B 1，若磁场B 1以ΔB 1Δt＝10 T/s 均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(取g ＝10 m/s 2)图13(1)通过导体棒ab 的电流大小；(2)导体棒ab 的质量m 的大小.答案 (1)0.8 A (2)0.016 kg解析 (1)螺线管产生的感应电动势：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB 1ΔtS 得E ＝4×10×0.1 V＝4 V通过导体棒ab 的电流I ＝E R ＝0.8 A(2)导体棒ab 所受的安培力F ＝B 2IL ＝2×0.8×0.1 N＝0.16 N导体棒静止时受力平衡有F ＝mg解得m ＝0.016 kg.14.如图14甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d ＝0.5 m ，右端接一阻值为4 Ω的小灯泡L.在CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B 按如图乙所示规律变化，CF 长为2 m.在t ＝0时，金属棒ab 从图示位置由静止在恒力F 作用下向右运动到EF 位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变.已知金属棒ab 电阻为1 Ω，求：图14(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F 的大小；(3)金属棒的质量.答案 (1)0.1 A (2)0.1 N (3)0.8 kg解析 (1)金属棒未进入磁场时，电路的总电阻R 总＝R L ＋R ab ＝5 Ω回路中感应电动势为：E 1＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝0.5 V 灯泡中的电流为I L ＝E 1R 总＝0.1 A. (2)因灯泡亮度始终不变，故第4 s 末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流I ＝I L ＝0.1 A金属棒受到的恒力大小：F ＝F 安＝BId ＝0.1 N.(3)因灯泡亮度始终不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为E 2＝E 1＝0.5 V 金属棒在磁场中匀速运动的速度v ＝E 2Bd ＝0.5 m/s金属棒未进入磁场时的加速度为a ＝v t ＝0.125 m/s 2故金属棒的质量为m ＝F a＝0.8 kg.。
高中物理 4.5 电磁感应现象的两类情况教案 新人教版选修3-2
电磁感应现象的两类情况【三维目标】一、知识与技能1．知道感生电场。
2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
二、过程与方法通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。
三、情感、态度与价值观通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
【教学重点】感生电动势与动生电动势的概念。
【教学难点】对感生电动势与动生电动势实质的理解。
【教学流程】（一）引入新课在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。
（二）新课教学1、复习利用公式E Nt ∆Φ=∆求E 的两种方式：()1S B E NN t t ∆Φ∆==∆∆ ()2B S E N N t t ∆Φ∆==∆∆ 教师活动：产生感应电动势有两种方式：一是磁场强弱发生变化，二是切割磁感线。
2、电磁感应现象中的感生电场（1）感生电场教师活动：如右图，磁场增强，产生感应电流的方向。
学生：逆时针方向（从上往下看）教师活动：产生感应电流的原因是什么呢？学生：穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感应电流。
教师活动：从微观角度来看，导线中的电流就是由自由电子定向移动而形成的，是什么样的力使得导线中的自由电子能定向移动呢？学生：电场力教师活动：导线中本来没有电流，自由电荷静止，不可能有洛仑兹力，只能是电场力，这个电场线就环形的，导线中的由自由电子就是在这个电场的作用下定向移动，那这个电场是如何产生的呢，只能是正在增强的磁场的产生的。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感生电场。
教师活动：观察图片，概括感生电场有哪些特点？学生：感生电场的电场线是封闭的。
教师活动：感生电场线不同于静电场线，请同学们再回忆一下静电场线的特点。
学生：①从无穷远（正电荷）出发，终止于负电荷（无穷远）。
4.5电磁感应现象的两种情况(教案)
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
解析：根据麦克斯韦理论，变化的磁场产生电场，处在其中的导体，其内部的自由电荷在电场力作用下定向移动形成电流。
答案：AC
【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（）
2、75％能理解感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力
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1、投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？
麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值，叫做电源的电动势。用E表示电动势，则：E=-w/q
2不同的电源，非静电力可能不同，但从能量转化的角度看，他们所起的作用是相同的，都是把其他形式能转化为电能。从这个角度看，电源的电动势所描述的物理意义是什么？请举例说明。
电动势描述了电源把其他形式能转化为电能的本领，即表征非静电力对自由电荷做功的本领。
2、感生电场的方向应如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？
感应电流的方向用楞次定律判定。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力的方向相同，因此，感生电场的方向也可以用楞次定律判定。
3、若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？
能。因为负电荷的运动可以等效为正电荷在反方向上的运动。
电磁感应现象的两类情况教案
学案5电磁感应现象的两类情况[学习目标定位] 1.了解感生电场，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.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系．会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小.3.知道公式E＝n ΔΦΔt与E＝Bl v的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势．一、电磁感应现象中的感生电场英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在周围空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把这种电场叫做感生电场．如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．在这种情况下，所谓的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用．二、电磁感应现象中的洛伦兹力一段导体在做切割磁感线运动时，导体内的自由电荷在洛伦兹力的作用下定向运动产生感应电流．切割磁感线运动的导体相当于一个电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关．一、电磁感应现象中的感生电场[问题设计]如图1所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场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，或者说导体中产生感应电动势．图1(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？(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？答案(1)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，感生电场的方向也可以用楞次定律判定．(2)感生电场对自由电荷的作用．[要点提炼]感生电动势1．定义：由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势．大小：E＝n ΔΦΔt.2．方向判断：楞次定律和右手螺旋定则．二、电磁感应现象中的洛伦兹力[问题设计]如图2所示，导体棒CD在均匀磁场中运动．图2(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体中自由电荷相对纸面的运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷．(2)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？(3)导体棒的哪端电势比较高？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 (1)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，其相对纸面的运动是斜向上的．(2)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． (3)C 端电势较高，导体棒中电流是由D 指向C 的． [要点提炼] 动生电动势1．产生：导体切割磁感线时，如果磁场不变化，空间就不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势．这时的非静电力与洛伦兹力有关． 2．大小：E ＝Bl v (B 的方向与v 的方向垂直)． 3．方向判断：右手定则． 三、E ＝n ΔΦΔt 和E ＝Bl v 的选用技巧[要点提炼]产生感应电动势的方式有两个：一是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势E ＝n ΔΦΔt，叫感生电动势；另一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势E ＝Bl v ，叫动生电动势．1．E ＝nΔΦΔt适用于任何情况下平均感应电动势的求法，当Δt →0时，E 为瞬时值． 2．E ＝Bl v 是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式． (1)当v 为平均速度时，E 为平均感应电动势． (2)当v 为瞬时速度时，E 为瞬时感应电动势．3．当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的代数和．两者在方向相同时相加，方向相反时相减．(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向) 四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 [问题设计]一长为l 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求OA 两端产生的感应电动势．答案 方法一：利用公式E ＝nΔΦΔt设导体棒长为l ，绕O 点转动角速度为ω，则在t 时间内，其扫过的扇形面积S ＝12ωtl 2则由公式得E＝B ΔS t ＝12Bωl 2 方法二：利用公式E ＝Bl v如图所示，O 点速度v 0＝0，A 点速度v A ＝ωl 则由公式E ＝Bl v ，其中v 取平均速度，得 E ＝Bl ·12ωl ＝12Bωl 2一、对感生电场的理解例1 某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是( )图3A ．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解析根据电磁感应定律，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁场理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电流方向仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电流的方向，由此可知A、C两项正确．答案AC二、动生电动势的理解与应用例2如图4所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下降，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b两点落到地面的顺序是()图4A．a点先落地B．b点先落地C．a、b两点同时落地D．无法判定解析本题关键是用楞次定律判定感应电动势的方向，并理解感应电动势的正、负极聚集着正、负电荷．当三角形abc金属框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定a点的电势高，是电源的正极，b点的电势低，是电源的负极，a点聚集着正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受到的电场力向下，使a 点加快运动，b 点的负电荷受到的电场力向上，使b 点减缓运动，故a 点先落地．正确选项为A. 答案 A三、E ＝n ΔΦΔt和E ＝Bl v 的选用技巧例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，它们每米长度的电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T ．问：图5(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？回路中的电流为多少？(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？解析 (1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势． 3 s 末，夹在导轨间导体的长度为： l ＝v t ·tan 30°＝5×3×tan 30° m ＝5 3 m 此时：E ＝Bl v ＝0.2×53×5 V ＝5 3 V电路电阻为R ＝(15＋53＋103)×0.2 Ω＝8.196 Ω 所以I ＝ER＝1.06 A.(2)3 s 内回路中磁通量的变化量ΔΦ＝BS －0＝0.2×12×15×5 3 Wb ＝1532 Wb3 s 内电路产生的平均感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝15323 V ＝523 V.答案 (1)5 3 m 5 3 V 1.06 A (2)1532 Wb 523 V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：图6(1)ab 棒的平均速率． (2)ab 两端的电势差．(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？解析 (1)ab 棒的平均速率v ＝v a ＋v b 2＝0＋ωl 2＝12ωl (2)ab 两端的电势差：E ＝Bl v ＝12Bl 2ω(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积为ΔS ，则： ΔS ＝12l 2θ＝12l 2ωΔt ，ΔΦ＝B ΔS ＝12Bl 2ωΔt .由法拉第电磁感应定律得： E ＝ΔΦΔt ＝12Bl 2ωΔt Δt ＝12Bl 2ω.答案 (1)12ωl (2)12Bl 2ω (3)12Bl 2ωΔt 12Bl 2ω。
《电磁感应现象的两类情况》教案
《电磁感应现象的两类情况》教案主要教学活动通过两类电磁感应现象的情景，复习感应电流产生的条件；利用右手定则判断导体棒垂直切割磁感线运动时，感应电流方向；复习法拉第电磁感应定律在两类情境下的应用。
一、结合导体棒在磁场中垂直切割磁感线运动，探究导体棒中感应电流产生的原因，如何计算动生电动势大小。
（一）金属导体中电荷的情况。
金属中存在大量的正离子和自由电子。
正离子在金属中不能自由运动，能够自由运动的粒子只有自由电子。
只需要研究导体棒中自由电子的运动情况。
而通常情况下，自由电子做无规则热运动。
（二）导体棒静止在磁场中磁场对做无规则运动的电子有洛伦兹力的作用，由于导体棒中自由电子的热运动是无规则的，磁场对这些自由电子的洛伦兹力方向，也是无规则的，无法产生感应电流。
（三）导体棒在磁场中垂直切割磁感线运动1. 从受力得角度分析。
自由电子受到向下的洛伦兹力作用，下端积累了负电荷呈现出负电性，上端带正电，电势较高，下端带负电，电势较低。
导体棒内有了静电场，自由电子受到向上的静电力和向下的洛伦兹力。
最初洛伦兹力大于静电力，电子继续向下运动，静电力不断增大。
最终电子达到平衡状态。
Bev =Ul e ，U =Blv.外电路开路，E = U =Blv. 2. 从能量角度分析 （1）将导体棒两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒与用电器构成一个闭合回路。
以其中一个电子为研究对象，力F 1对电子做正功 W 1=F 1l =Bev 1l l Bv NelNBev Q W E 11=== 给出感生电动势的概念——如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫做“动生电动势”。
导体棒就相当于电源 洛伦兹力F 1使自由电子定向运动，作为非静电力克服静电力做功，将其它形式的能转化为电能。
这就是导体棒切割磁感线产生感应电动势的原因。
（2）讨论自由电子受到的洛伦兹力做功的问题 自由电子随导体棒运动v 1、沿导体棒向下的运动v 2，平行四边形定则合成。
人教版选修3《电磁感应现象的两类情况》说课稿
人教版选修3《电磁感应现象的两类情况》说课稿一、课程概述本堂课以人教版选修3《电磁感应现象的两类情况》为内容，主要介绍电磁感应的两类情况：恒磁场中的电磁感应和变化磁场中的电磁感应。
通过本课程的学习，学生将了解电磁感应的基本概念和原理，并通过实例分析和问题解答，深入理解电磁感应现象的两类情况。
二、教学目标1.知识目标：–掌握电磁感应的概念和基本原理；–理解恒磁场中的电磁感应和变化磁场中的电磁感应的区别与联系；–掌握电磁感应的定律和公式的应用。
2.能力目标：–能够分析并解决与电磁感应有关的问题；–能够运用所学知识解释实际中的电磁感应现象。
3.情感目标：–培养学生对科学知识的兴趣和好奇心；–培养学生的思辨能力和创新意识。
三、教学重点1.掌握电磁感应的概念和基本原理；2.理解恒磁场中的电磁感应和变化磁场中的电磁感应的区别与联系；3.理解电磁感应的定律和公式的应用。
四、教学内容1. 恒磁场中的电磁感应（1）恒磁场的特点在探讨恒磁场中的电磁感应之前，首先要了解恒磁场的特点。
恒磁场是指在空间中磁感应强度和磁场方向都保持不变的磁场。
（2）法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述恒磁场中电磁感应现象的定律。
它表明：当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。
具体地，如果磁通量增加，则感应电动势的方向与磁通量的变化方向相反；如果磁通量减少，则感应电动势的方向与磁通量的变化方向相同。
（3）电磁感应定律的应用通过实例分析，我们可以看到电磁感应定律在现实生活中的应用。
例如发电机、电力变压器等设备都是基于电磁感应原理工作。
2. 变化磁场中的电磁感应（1）变化的磁场特点变化磁场是指磁感应强度和磁场方向随时间变化的磁场。
当磁场的强度或方向发生变化时，会在周围空间中产生感应电动势。
（2）楞次定律楞次定律是描述变化磁场中电磁感应现象的定律。
它表明：在闭合导体回路中，感应电流的方向是这样的，使得产生的磁场的磁感应强度和变化磁场的变化方向相反。
《电磁感应第五节 电磁感应两类情况》优秀教案
五、电磁感应现象的两类情况
感应电动势通过产生原理可以分为两种：感生电动势和动生电动势
一、感生电动势
感生电场：英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把它叫做感生电场。
如右图，穿过闭合线圈的磁场变强时，磁通量增加，在线圈内部的自由电荷在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。
感生电动势：我们把感生电场作用下产生的感应电动势叫感生电动势。
二、动生电动势
导体切割磁感线的运动也会产生感应电动势，这种情况下，磁场没有变化，空间没有感生电场。
我们把导体切割磁感线运动产生的感应电动势叫动生电动势。
思考：如右图所示导体棒在切割磁感线运动。
（1）导体内的自由电荷随导体棒运动，因此自由电荷受到什么力作用？
正电荷在洛伦兹力作用下向导体棒哪端运动？负电荷呢？
（2）导体棒一直运动下去，自由电荷也会一直沿着导体棒运动吗？
（3）导体棒哪端电势较高？
（4）如果用导线把C、D两端连到磁场外的用电器上，导体棒中的电流是什么方向？外部通过用电器的电流是什么方向？
三、感应电动势中的非静电力
我们在讲恒定电流一章的时候说过，电源的作用实际上是通过非静电力做功将其他形式能转化为电能的过程。
例如，电池中，是通过化学作用使化学能转化为电能，那么非静电力即这种化学作用。
产生感生电动势时，非静电力就是感生电场对自由电荷的作用。
产生动生电动势时，非静电力与洛伦兹力有关。
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电磁感应现象的两类情况
【教学目标】
1、知识与技能：
(1)、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
(2)、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
(3)、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
2、过程与方法
通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。
3、情感态度与价值观
从电磁感应现象中我们找到产生感生电动势和动生电动势的个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
【教学重点】感生电动势和动生电动势。
【教学难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。
【教学方法】类比法、练习法
【教具准备】
多媒体课件
【教学过程】
一、复习提问：
1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？
答：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即E=
∆Φ。
t∆
2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又
是什么？
答：导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关，表达式是E=BLv sinθ，该表达式只能适用于匀强磁场中。
二、引入新课
在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。
三、进行新课
(一)、感生电动势和动生电动势
由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。
1、感应电场
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中
指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫
做感应电场。
静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电
荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电
场，电场线是封闭的，如图所示，如果空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生感应电动势。
感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感应电场的方向也可以由楞次定律来
判断。
感应电流的方向与感应电场的方向相同。
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子在电场力的作用下
定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。
(2)定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。
(3)感生电场方向判断：右手螺旋定则。
例题，在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是( )
A ．沿A
B 方向磁场在迅速减弱
B. 沿AB 方向磁场在迅速增强
C. 沿BA 方向磁场在迅速减弱
D. 沿BA 方向磁场在迅速增强
分析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应
电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中
产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存
在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕
方向即感应电场的方向，由此可知AC 正确。
正确答案：AC
点评：已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：
感应电场的方向
感应磁场的方向 磁通量的变化情况
3、感生电动势的产生
由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充
当电源，其电路是内电路，当它和外电路连接后就会对外电路供电。
变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感
E 右手螺旋定则 右手螺旋定则 楞次定律 楞次定律
应电流，或者说产生感应电动势。
其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷
产生作用。
例如磁场变化时产生的感应电动势为E=NS B t
∆∆cos θ
(二)、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？导体切割磁感
线产生的感应电动势与哪些因素有关？他是如何将其他形式的能转化为电能的？
1、动生电动势
(1)产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势
(2)大小：E=BLv(B 的方向与v 的方向垂直)
(3)动生电动势大小的推导：
ab 棒处于匀强磁场中，磁感应强度为B ，垂直纸面向里，棒沿光滑导轨以速度v 匀速向
右滑动，已知导轨宽度为L ，经过时间t 由M 运动导N ，如图所示，
由法拉第电磁感应定律可得： E=BLv t vt L B t BS t =⋅⋅==∆∆Φ 故动生电动势大小为E=BLv 。
2、动生电动势原因分析
导体在磁场中切割磁感线时，产生
动生电动势，它是由于导体中的自由电
子受到洛伦兹力的作用而引起的。
如图所示，一条直导线CD 在云强
磁场B 中以速度v 向右运动，并且导线C
D 与B 、v 的方向垂直，由于导体中的自由电子随导体一起以速度v 运动，因此每个电子受到的洛伦兹力为：
F 洛=Bev
F 的方向竖直向下，在力F 的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩
的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果使导体上端D 的电势高于下端C 的电势，出现
由D 指向C 的静电场，此电场对电子的静电力F ’的方向向上，与洛伦兹力F 方向相反，随着导
体两端正负电荷的积累，电场不断增强，当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹
力相平衡时，DC 两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD 两端连接起来，由于D
段的电势比C 段的电势高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动，形成逆
时针方向的电流，如图乙所示，电荷的流动使CD 两端积累的电荷不断减少，洛伦兹力又不
断使自由电子从D 端运动到C 端从而在CD 两端维持一个稳定的电动势。
C C
可见运动的导体CD就是一个电源，D端是电源的正极，C端是电源的负极，自由电子受洛伦兹力的用，从D端搬运到C端，也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端，这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功，作用在单位电荷上的洛伦兹力为：
F=F洛/e=Bv
于是动生电动势就是：
E=FL=BLv
上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。
(三)、动生电动势和感生电动势具有相对性
动生电动势和感生电动势的划分，在某些情况下只有相对意义，如本章开始的实验中，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对于磁铁静止的参考系观察，磁铁不动，空间各点的磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈中的电动势是动生的；但是，如果在相对于线圈静止的参考系内观察，则看到磁铁在运动，引起空间磁场发生变化，因而，线圈中的电动势是感生的，在这种情况下，究竟把电动势看作动生的还是感生的，决定于观察者所在的参考系，然而，并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势，不管是哪一种电动势，法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。
(四)应用——电子感应加速器
即使没有导体存在，变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场，电子感应器就是应用了这个原理，电子加速器是加速电子的装置，他的主要部分如图所示，画斜线的部分为电磁铁两极，在其间隙安放一个环形真空室，电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁，使两极间的磁感应强度B往返变化，从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场，用电子枪将电子注入唤醒真空室，他们在涡旋电场的作用下被加速，同时在磁场里受到洛伦兹力的作用，沿圆规道运动。
如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速，这对磁场沿径向分布有一定的要求，设电子轨道出的磁场为B，电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力，因此：
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是说，只要电子动量随磁感应强度成正比例增加，就可以维持电子在一定的轨道上运动。
【课堂小结】
本节课我们学习了感生电动势和动生电动势产生的原因，感生电动势是在感应电场作用下，自由电子定向运动形成的感应电流。
动生电动势是自由电子在洛伦兹力的作用些下定
向运动形成感应电流，感应电场对电荷的作用力和洛伦兹力充当了电源里的非静电力。
【板书设计】
第五节：电磁感应定律的应用
一、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子在电场力的作用下定
向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。
(2)定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。
(3)感生电场方向判断：右手螺旋定则。
二、动生电动势
(1)产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势，由于导体中的自由电子受到洛伦兹力
的作用而引起的
(2)大小：E=BLv(B的方向与v的方向垂直)
(3)动生电动势大小的推导
【布置作业】选修3-2课本第20页“思考与讨论”
课后作业：第20-21页1、2、3、4题
【课后反思】
让学生知道电磁感应产生的机理，激励学生探求知识的来源和根源。
有利于培养学生的学习精神。