电磁感应现讲义象的两类情况

合集下载

电磁感应现象的两类情况课件

线圈平面，先后两次将线圈从同一位置匀速地
拉出有界磁场，第一次拉出时速度为 v1＝v0，图 4-5-8 第二次拉出时速度为 v2＝2v0，前后两次拉出线圈的过程中，下
列说法错误的是
()
A．线圈中感应电流之比是 1∶2
B．线圈中产生的热量之比是 2∶1
C．沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为 1∶2
(3)导体棒受到的安培力
F＝BIl＝(B0＋kx)Il＝0.4(1＋x) 安培力随位置线性变化，则安培力做功
WF＝12[B0＋(B0＋kx)]Ilx
代入数据得 WF＝1.6 J。
答案：(1)2 A
2 (2)3 m/s
(3)1.6 J
电磁感应现象中的能量转化与守恒
电磁感应现象中的能量转化 (1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，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，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做多少功，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。
而电阻 R 上产生的热量为 QR＝R＋R r Q 总
代入数据解得 QR＝3.5 J。答案：(1)6 m/s (2)3.5 J
图456
(1)回路中的电流； (2)金属棒在 x＝2 m 处的速度； (3)金属棒从 x＝0 运动到 x＝2 m 过程中安培力做功的大小。解析：(1)电阻上消耗的功率不变，即回路电流不变，在 x＝0 处有 E＝B0lv0＝0.4 V，I＝R＋E r＝2 A。 (2)由题意，磁感应强度 B＝B0＋kx 考虑到电流恒定，在 x＝2 m 处有BR0＋lvr0＝B0R＋＋kxrlv 得 v＝23 m/s。

电磁感应现象的两类情况课件

由电荷的电场静电力
力
导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力
感生电动势
动生电动势
回路中相当于电处于变化磁场中做切割磁感线运动的导
源的部分
的线圈部分
体
通常由右手定则判断，也方向判断方法由楞次定律判断
可由楞次定律判断
大小计算方法
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
3．感生电场可用电场线形象描述，但感生电场的电场线是闭合曲线，所以感生电场又称为涡旋电场．这一点与静电场不同，静电场的电场线不闭合．
4．感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转．
二、感生电动势与动生电动势的对比
感生电动势动生电动势
产生原因
导体做切割磁磁场的变化
感线运动
感生电场对自移动电荷的非
3．感生电场的方向磁场变化时，垂直磁场的闭合环形回路(可假定存在)中感应电流的方向就表示感生电场的方向.
电磁感应现象中的洛伦兹力
1.成因：导体棒做切割磁感线，导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动，并因此受到洛伦兹力．
2．动生电动势 (1)定义：如果感应电动势是由于导体运动产生的，它也叫做动生电动势． (2)非静电力：动生电动势中，非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力．
势 E2＝ΔΔΦt22＝ΔΔBt22S，由 ΔB1＝ΔB2，Δt2＝2Δt1，故 E1＝2E2，由此可知，A 项正确．
答案：A
电磁感应中的能量转化与守恒
图中虚线为相邻两个匀强磁场区域 1 和 2 的边界，两个区域的磁场方向相反且都垂直于纸面，磁感应强度大小都为 B，两个区域的高度都为 L.一质量为 m、电阻为 R、边长也为 L 的单匝矩形导线框 abcd，从磁场区域上方某处竖直自由下落，ab 边

电磁感应现象的两类情况课件

(
2
)
在
上
述
(
1
)
情
况
中
，
始
终保
持
棒
静
止
，
当
t＝
t
时
1
需
加
垂直于棒的水平拉力为多大？
(3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出B与t的关系式)
【解析】 (1)感应电动势 E＝ΔΔΦt ＝kl2，感应电流 I＝ER＝kRl2，由楞次定律可判定感应电流方向为逆时针． (2)t＝t1 时，B＝B0＋kt1，F＝BIl，所以 F＝(B0＋kt1)kRl3. (3)使棒中不产生感应电流，则应保持总磁通量不变，即 Bl(l＋vt)＝B0l2，所以 B＝l＋B0vl t.
【答案】 AD
【方法总结】
(1)变化的磁场产生感生电场．
(2)感生电场或感生电动势的方向可根据楞次定律运用
右手定则判断与判断感应电流方向的方法相同，其思路如
下
：
磁
通
量
的
变
化
情
况
楞次定律楞次定律
感
应
电
流
磁
场
的
方
向
右右手手螺螺旋旋定定则则感应电场方向(即感应电动势方向)．
(3)感生电动势的大小 E＝nΔΔΦt .
【答案】 BC
【方法总结】
关于切割类的二次感应问题，导体切割磁感线的运动方向，决定可能产生二次感应的磁通量的方向，导体切割速度的变化，决定着产生二次感应的磁通量的变化，只有切割速度变化时，才可能产生二次感应．

电磁感应现象的两类情况课件

【解析】圆形线圈产生电动势，相当于电源内电路．磁通量均匀增大，由楞次定律知，线圈中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，故 φa＞φb； E＝nΔΔΦt ＝50×84××00.0.11 V＝10 V，电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势，因而电压表的读数为 10 V．故 B 正确．
【答案】 B
图 4-5-6
【解析】 t＝0.6 s 时，回路中动生电动势 E1＝Blv 又 B＝kt，v＝at 代入数据解得 E1＝1.44×10－3 V 感生电动势 E2＝ΔΔΦt ＝ΔΔBt lx 又 x＝12at2 代入数据解得 E2＝0.72×10－3 V
又由右手定则及楞次定律知 E1、E2 同向，故此时回路中总电动势为 E＝E1＋E2＝2.16×10－3 V 回路中电阻 R＝2xr0＝3.6×10－2 Ω 回路中电流 I＝ER＝6×10－2 A 则金属杆受的安培力 F＝BIl＝ktIl＝1.44×10－4 N，由左手定则知方向向右．
由楞次定律判断由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断通常由 E＝Blv·sin θ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
如图 4-5-6 所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为 r0＝0.10 Ω，导轨的端点 P、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离 l＝0.20 m．有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度 B 与时间 t 的关系为 B＝kt，比例系数 k＝0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在 t＝0 时刻，金属杆紧靠 P、Q 端，在外力作用下，金属杆以恒定的加速度 a＝1 m/s2 从静止开始向导轨的另一端滑动，求在 t＝0.6 s 时金属杆所受的安培力．

浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象5电磁感应现象的两类情况讲义新人教版选修3_

5 电磁感应现象的两类情况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20m/s 的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30cm 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)(2017·温州中学高二上学期期中)下列说法中正确的是( )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答案 AC解析变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以在周围产生电场，故A 正确；恒定的磁场在周围不产生电场.故B 错误；感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定，故C 正确；感生电场的电场线是闭合曲线，其方向不一定是沿逆时针方向，故D 错误. 例2 (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2AB 方向磁场在迅速减弱AB 方向磁场在迅速增强BA 方向磁场在迅速增强BA 方向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：二、动生电场和动生电动势如图3所示，导体棒CD 在匀强磁场中运动.图3CD 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.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通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断大小计算方法由E ＝n ΔΦΔt 计算通常由E ＝Blv sin θ计算，也可由E ＝n ΔΦΔt计算例3 (多选)如图4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( )图4答案 AB解析根据动生电动势的定义，选项A 正确.动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，选项B 正确，选项C 、D 错误.[学科素养] 通过例1、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.当导体棒在垂直于匀强磁场的平面内，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5所示. 图5ω绕圆心匀速转动时，如图6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6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7所示，磁感应强度大小为B .求：图7(1)金属棒ab 两端的电势差；(2)经时间Δt (Δt <2πω)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.(对感生电场的理解)如图8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8答案 A2.(对感生电场的理解)如图9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9t 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 2π)2＝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.3.(转动切割产生的电动势)(2017·慈溪市高二上学期期中)如图10所示，导体棒ab 长为4L ，匀强磁场的磁感应强度为B ，导体绕过b 点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，则a 端和b 端的电势差U 的大小等于( )图10 BL 2ω B.BL 2ωBL 2ωBL 2ω答案 D解析 ab 棒以b 端为轴在纸面内以角速度ω匀速转动，则a 、b 两端的电势差大小U ＝E ＝12B (4L )2ω＝8BL 2ω.故选D. 4.(平动切割产生的动生电动势)如图11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ONab 从O 点开始(t ＝0)匀速向右平动时，速度为v 0，∠MON ＝30°.图11(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 ＝33Bv 20t (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 ＝v 0t .由tan30°＝bc s ，有bc ＝v 0t ·tan30°.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 ＝Bv 0bc ＝Bv 02t tan30°＝33Bv 02t . (2)l Ob ＝v 0t ，l bc ＝v 0t tan30°，l Oc ＝v 0tcos30°，单位长度电阻设为R 0，则回路总电阻R ＝R 0(v 0t ＋v 0t tan30°＋v 0t cos30°)＝R 0v 0t (1＋3)，则回路电流I ＝E R ＝(3－3)Bv 06R 0，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场和感生电动势1.(多选)在空间某处存在一变化的磁场，则 ( )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，线圈中不一定会产生感应电流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答案 BD解析由感应电流产生的条件可知，只有闭合回路中的磁通量发生改变，才能产生感应电流，如果闭合线圈平面与磁场方向平行，则线圈中无感应电流产生，故A 错，B 对；感生电场的产生与变化的磁场周围有无闭合回路无关，故C 错，D 对.2.在如下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )答案 C解析均匀变化的磁场产生恒定的电场，故C正确.3.(多选)著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板四周固定着一圈带电的金属小球，如图1所示.当线圈接通电源后，将产生图示逆时针方向的电流.则下列说法正确的是( )图1A.接通电源瞬间，圆板不会发生转动C.若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流方向相反D.若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流方向相反答案BD解析线圈接通电源瞬间，变化的磁场产生感生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，A错误；不论线圈中电流是增大还是减小，都会引起磁场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转动，B正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的电场，如果小球带负电，圆板转动方向与线圈中电流方向相同，C错误；同理可知D正确.4.现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备.电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成.当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下加速.如图2所示(上图为侧视图、下图为真空室的俯视图)，若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时( )图2A.若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速B.若电子沿顺时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速C.若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速答案 A解析当电磁铁绕组通有题图中所示的电流时，由安培定则可知将产生向上的磁场，当电磁铁绕组中电流增大时，根据楞次定律和安培定则可知，这时真空盒空间内产生顺时针方向的感生电场，电子沿逆时针运动，电子将加速，选项A正确；同理可知选项B、C错误；由于电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，被加速时电子做圆周运动的周期减小，选项D错误.5.如图3甲所示，线圈总电阻r＝0.5Ω，匝数n＝10，其端点a、b与Ra、b两点电势差的大小为( )图3解析根据法拉第电磁感应定律得：E ＝n ·ΔΦΔt ＝10×,0.4)V ＝2V.I ＝E R 总＝21.5＋0.5A ＝1A.a 、b 两点的电势差相当于电路中的路端电压，其大小为U ＝IR ＝1.5V ，故A 正确. 考点二动生电动势abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图4甲所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于t ＝0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正).下列说法正确的是( )图4tt答案 BC解析由题图Et 图象可知，导线框经过0.2s 全部进入磁场，则速度v ＝l t ＝,0.2)m/s ＝0.5 m/s ，选项B 正确；由图象可知，E ＝0.01V ，根据E ＝Blv 得，B ＝E lv ＝,0.1×0.5)T ＝0.2T ，选项A 错误；根据右手定则及正方向的规定可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C 正确；在tt ＝0.6s 这段时间内，导线框中的感应电流I ＝E R ＝,0.005)A ＝2A, 所受的安培力大小为F ＝BIl ＝0.2×2×0.1N＝0.04N ，选项D 错误.7.如图5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5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.8.(多选)如图6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abab 边以角速度ωbc 边的长度为l .下列判断正确的是( )图6abcaC.|U bc |＝12Bl 2ω D.|U bc |＝Bl 2ω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A 正确，B 错误；由转动切割产生感应电动势得|U bc |＝12Bl 2ω，选项C 正确，D 错误. 9.(2017·温州中学高二上学期期中)如图7所示，半径为r 的金属圆盘在垂直于盘面的磁感应强度大小为B 的匀强磁场中绕圆心O 点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，圆盘的圆心和边缘间接有一个阻值为R 的电阻，则通过电阻R 的电流的大小和方向分别为(金属圆盘的电阻不计)( )图7A.I ＝Br 2ωR，由c 到d B.I ＝Br 2ωR，由d 到c C.I ＝Br 2ω2R，由c 到d D.I ＝Br 2ω2R，由d 到c 答案 D解析将金属圆盘看成无数条金属辐条组成的，这些辐条切割磁感线，产生感应电流，由右手定则判断可知：通过电阻R 的电流的方向为从d 到c ，金属圆盘产生的感应电动势为：E ＝12Br 2ω，通过电阻R 的电流的大小为：I ＝E R ＝Br 2ω2R.故选D. 10.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 2BωR 2 BωR 2BωR 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.11.如图9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9A.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10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10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＋vtcos θ＝vt (1＋tan θ＋1cos θ)，所以I ＝Bv tan θ·Sρ(1＋tan θ＋1cos θ)是恒量，所以A 正确.二、非选择题 13.如图11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里的匀强磁场且B 2＝2T ，已知ab 长L ＝0.1m ，整个电路总电阻R ＝5Ω，螺线管匝数n ＝4，螺线管横截面积S 2.在螺线管内有如图所示方向磁场B 1，若磁场B 1以ΔB 1Δt＝10T/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11(1)通过导体棒ab 的电流大小；(2)导体棒ab 的质量m 的大小；(3)若B 1＝0，导体棒ab 恰沿cd 、ef 匀速下滑，求棒ab 的速度大小.答案 (1)0.8A (2)0.016kg (3)20m/s解析 (1)螺线管产生的感应电动势：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB 1ΔtS 得E ＝4×10×0.1V＝4V通过导体棒ab 的电流I ＝E R(2)导体棒ab 所受的安培力F ＝B 2IL导体棒静止时受力平衡有F ＝mg解得m ＝0.016kg.(3)ab 匀速下滑时 E 2＝B 2LvI ′＝E 2RB 2I ′L ＝mg联立解得v ＝20m/s14.如图12甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距dCDEF 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，CFt ＝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EFab 电阻为1Ω，求：图12(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F 的大小；(3)金属棒的质量.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.。

电磁感应现象的两类情况课件

1.感生电场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 .
2.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 . ΔΦ
(2)大小：E＝ n Δt .
(3)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
三、E＝nΔΔΦt 和E＝Blv的选用技巧
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＝
ΔΦ n Δt
，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＝Blv，叫动生
电动势.
1.E＝nΔΔΦt 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＝Blv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.
(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？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.
(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 C端电势较高，导体棒中电流是由D指向C的.
图4
(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？解析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＝vt·tan 30°＝5×3×tan 30°m＝5 3 m

电磁感应现象的两类情况完整版课件

A．30mV C．0.3mV
B．3mV D．0.03mV
答案：C
解析：鸽子两翅展开可达30cm左右，所以E＝BLv＝ 0.5×10－4×0.3×20V＝0.3mV。
二、电磁感应现象中的能量转化与守恒 1．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，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，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做多少功，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。
2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路 (1)分析回路，分清电源和外电路。在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路。 (2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化。 (3)根据能量守恒列方程求解。
3．导体切割磁感线时的能量转化当闭合电路的一部分导体切割磁感线时，回路中产生感应电流，导体受到安培力的作用。安__培__力__阻碍导体的切割运动，要维持匀速运动，外力必须__克__服__安__培__力__做__功_，因此产生感应电流的过程就是__其__他__形__式___的能转变为电能的过程。
知识体系构建
考点题型设计
题型1 对感生电动势的理解及应用
如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨
ab、cd的间距l1＝0.5m，金属棒ad与导轨左端bc的距离l2＝ 0.8m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，匀强磁场的方向竖
直向下穿过整个回路．ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质
量为m＝0.04kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从

电磁感应现象的两类情况课件

次定律判断
通常由 E=Blvsin θ 计算,也可由
Φ
E=n t 计算
思考探究
动生电动势的产生与电路闭合还是断开有关吗?
答案:无关。无论电路闭合还是断开,只要有导体做切割磁感线
的运动,电路中就有动生电动势产生。
典题例解
【例 2】如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根
导轨每米的电阻为 r0=0.10 Ω,导轨的端点 P、Q 用电阻可以忽略的
产生原因
移动电荷
的非静
电力
回路中相
当于电源
的部分
方向判断
方法
大小计算
方法
感应电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
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
处于变化磁场中
的线圈部分
做切割磁感线运动的导体
由楞次定律判断
Φ
由 E=n t 计算
通常由右手定则判断,也可由楞
Δ
,
Δ
=n
=

总
=
Δ
,q=
总Δ
Δ
Δt= ,即电荷量与磁通量的变化量成正
总
比,与磁通量的变化率无关。
案例探究
如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd,线圈平面与磁场
垂直。已知线圈的匝数 N=100,边长 ab=1.0 m、bc=0.5 m,电阻 r=2
Ω。磁感应强度 B 在 0~1 s 内从零均匀变化到 0.2 T。在 1~5 s 内从
Δ

答案:(1) 8
=
2 2
。
8
2 2
(2) 8
二、

4.5电磁感应现象的两类情况课件

• (1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止．求棒中的感生电流．在图上标出感生电流的方向． • (2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t＝ t1时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？ • (3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感生电流．则磁感应强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?
－4
N
由左手定则知方向向右．答案：1.44×10－4 N，方向向右
• 【题后总结】该类题目中既有感生电动势，又有动生电动势，解题时应做正确的过程分析，分清此过程是感生过程还是切割过程，用相应的知识计算回路中的感应电动势，再结合电路力学、能量等知识联立求解此类问题．
• 【针对训练】 3.如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adcb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B0.
E BLv 解析：感应电动势为 BLv，感应电流 I＝R＝ R ，大小与
2 2 2 2 2 L ′ B L L′ B L v 2 速度成正比，产生的热量 Q＝I Rt＝ R ·v ＝ R v， B、
L、L′、R 是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比．通 BLv L′ BLL′ 过任一截面的电荷量 q＝I· t＝ R ·v ＝ R 与速度无关，所以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为 1∶1.
2．感生电动势的产生 (1)磁场变化时，感应电动势的成因感生电场驱磁场激发感产生感应 ―→ ―→ 动自由电荷 ―→ 变化生电场电动势定向移动 (2)感生电场的作用感生电场对自由电荷的作用就相当于电源内部的非静电力．

4.5电磁感应现象的两类情况

二、电磁感应现象中的洛伦兹力
F1
F=Eq E=U/d
F电
v
E = BLv
导体棒中无电流时仍有电势差
4.5 电磁感应现象的两类情况
Hale Waihona Puke 一、电磁感应现象中的感生电场
麦克斯韦认为：磁场变化时会在空间激发一种电场。感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场
磁场变强
感生电场的作用：闭合电路中的自由电荷在感应电场作用下定向移动的，形成感应电流。
感生电场的特征：涡旋电场，电场线是闭合的。（不同与静电场，静电场是由静止的电荷激发，由正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或者负电荷）
感生电场的方向：楞次定律/右手螺旋定则（感生电场方向与原有变化的磁场方向垂直）
一、电磁感应现象中的感生电场
感生电场的作用：闭合电路中的自由电荷在感应电场作用下定向移动的，形成感应电流。感生电动势：感生电场使导体中有了搬运电荷的非静电力，从而产生的电动势。感生电场的应用：电子感应加速器
磁场变强
En t

电磁感应现象的两类情况课件

考点一感生、动生电动势的理解及应用
感生电动势与动生电动势的对比
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处于变化磁场中做切割磁感线运动的导体
部分
的线圈部分
方向判断方法
2．电磁感应现象中的洛伦兹力 (1)动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势。 (2)动生电动势中的“非静电力”：自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。 (3)动生电动势中的功能关系：闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电能。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力； (2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为 Ep，则这一过程中安培力所做的功 W1和电阻 R 上产生的焦耳热 Q1分别为多少？ (3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q 为多少？
(3)由能量转化及平衡条件等，可判断棒最终静止于初始位置，Q＝
12mv02 [答案]
(1)B2LR2v0，方向水平向左
(2)Ep－12mv02
12mv20－Ep
(3)初始位置 12mv02
【总结提能】 (1)安培力做负功的过程就是其他形式的能量转化为电能的过程。 (2)导体棒动能、弹性势能、回路中的电能在转移或转化过程中总量是守恒的。
[思路探究] (1)导体棒运动切割磁感线产生感应电流。 (2)安培力做功与电阻 R 上产生的焦耳热的关系。
[解析] (1)初始时刻导体棒中感应电动势 E＝BLv0① 导体棒中感应电流 I＝ER② 作用于导体棒上的安培力 F＝BLI③ 联立①②③得 F＝B2LR2v0，方向水平向左。

电磁感应现象的两类情况课件

2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路． (1)分析回路，分清电源和外电路．在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路． (2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化． (3)根据能量守恒列方程求解． 3．电能的三种求解思路． (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功． (2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等于产生的电能． (3)利用电路特征求解：通过电路中所消耗的电能来计算．
达到稳定值．根据平衡条件和安培力公式求解B.
(2)由感应电动势E＝BLv、感应电流I＝结合求解v.
(3)由题意知，导体棒刚进入磁场先做减速运动，最后做匀速
运动，刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，由机
械能守恒定律研究自由下落的过程，得到导体棒刚进入磁场时
的速度大小，即可由E＝BLv、I＝得电流的最大值Im.
题型三电磁感应中的能量问题
(多选)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上
有一质量为m的金属棒ab.导轨的一端连接电阻R，其他电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动．则( ) A．随着ab运动速度的增大，其加速度也增大 B．外力F对ab做的功等于电路中产生的电能 C．当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等
电磁感应现象的两类情况
知识点一感应电场与感生电动势
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：变化的磁场能在周围空间激发电场，我们把这种电场叫感应电场． (1)产生．如下图所示，当磁场变化时，产生的感应电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．

电磁感应现象的两类情况

【想一想】若导体棒垂直磁场一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么？提示：不会。若导体棒一直运动下去，当导体棒内部自由电荷在电场中所受电场力与洛伦兹力相等时，自由电荷将不再运动。
一、感生电动势与动生电动势的比较
思考探究：
著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板中部有一个线圈，圆板四周固定着一圈带电的金属球，如图所示。当线圈接通电源后，发现圆板转动起来，圆
5 电磁感应现象的两类情况
一、电磁感应现象中的感生电场
磁场变 1.感生电场：英国物理学家麦克斯韦认为，_____ 化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不
同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。感生电场产生的感应电动势。 2.感生电动势：_________
自由电荷 3.感生电动势中的非静电力：感生电场对_________ 的作用。
法拉第电磁感应定律求出感应电动势。 (2)根据_______________
闭合电路的欧姆定律求出导线中的感应电流 (3)根据_______________ 大小。
【正确解答】选A。由于空间存在一个沿x轴正方向的磁场，因此产生磁通量的有效面积为 1 圆bOc，根据楞
4
次定律可判断导线中的感应电流方向是a→c→b→a；
t
【补偿训练】1.如图所示，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中由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、 b落到地面的次序是( )
子不做功。
3.感生电动势与动生电动势的比较：

电磁感应现象的两类情况课件

闭合导体中的自由电荷在感生电场下做定向运动
产生感应电流（感生电动势）
2、感生电场与感生电动势：
感生电场(涡旋电场): 变化的磁场在周围空间激发的电场。
方向: 就是感生电流的方向，用楞次定律判断
感生电场线: 是闭合的曲线。
感生电动势：由感生电场产生的感应电动势。
感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用。
洛伦兹力Fe与自由电子速度V垂直不做功；
Fe力的分量:
FFee21克做服正外功力转做化负为功电，势能。Fe2
V
Fe
即：洛伦兹不提供能量，
Fe1
只是起传递变化引起的电动势;
金属环为什么产生电流？
自由电子定向移动
B
什么力使自由自由电子受到
电子定向移动？力的作用
洛伦兹力、电猜：会不会是
E
场力、其它力？磁场施加的力
假设：变化的磁场在周围空间激发的电场
能够解释：电磁感应现象中产生的电流
B E
〔英〕麦克斯韦认为：
磁场变化时会在周围空间激发一种电场-----感生电场
动生电动势的产生: • 问题: 1、动生电动势是怎样产生的？ 2、什么力充当非静电力？
导体棒磁场切割磁感线时，自由电子在洛仑兹力作用下定向运动。导体棒两端出现了等量异种电荷，导体棒相当一个电源。
• 动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
探讨：在动生电动势的产生过程中，洛伦兹力做功吗？能量是怎样转化的？
感生电场是产生感生电动势的原因。
3、感生电场应用实例---电子感应加速器
电子感应加速器: 应用感生电场来加速电子的一种设备。
柱形电磁铁：产生变化的磁场; 环形真空管道：是电子运行的轨道工作过程：

电磁感应现象的两类情况课件

复习巩固：
从功、能方面来看电源的作用是什么？
作用：
+
正极
F电
F非+
负极
电源
从功、能方面来看，由于非静电力克服电场力做功；从而将其他形式的能转化为电势能。
问题:感应电动势对应ຫໍສະໝຸດ 非静电力是一种什么样的作用?电磁感应现象的两类情况
一、感生电场与感生电动势
一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化, 闭合电路内产生了感应电动势.
这种情况下,哪一种作用是非静电力?
磁场变强
感生电场
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？
E感
+a
一、感生电场与感生电动势
1、感生电场
(1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场).
(2)方向:就是感生电流的方向. 用楞次定律判断.
3.它是如何将其它形式的能转化为电能的?
探讨：
1、洛伦兹力做功吗？
洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。
F2
-
2、能量是怎样转化的呢？ F洛 F1 V
V合
即外力克服洛伦兹力的一个分量F2 所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量
1、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?为什么?
此时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了动生电动势。
C
XXX
X X X X
X
lX
X X
X X
F洛
X X
v F电
D
二、洛伦兹力与动生电动势
1、由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势叫动生电动势.

电磁感应现象的两类情况通用课件

法拉第电磁感应定律的物理意义
揭示了磁场与电场之间的相互关系
法拉第电磁感应定律表明变化的磁场会产生电场，从而实现了磁场与电场之间的相互转化。
指导了发电机和变压器的设计
法拉第电磁感应定律是发电机和变压器等电气设备设计的重要理论基础，为电力工业的发展提供了重要支撑。
03 楞次定律
楞次定律的内容
楞次定律指出，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中会产生感应电流，且感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化。
感生电动势与动生电动势的区别与联系
区别
产生原因不同，感生电动势由磁场变化引起，而动生电动势由导体运动引起。
VS
联系
在某些情况下，磁场变化和导体运动可以同时存在，此时既产生感生电动势又产生动生电动势。两种电动势都会引起感应电流，且其大小和方向都与磁场和导体的状态有关。
05 电磁感应现象的应用实例
详细描述
磁悬浮列车利用电磁感应实现列车与轨道的无接触悬浮和推进。磁悬浮列车通过强大的电磁铁产生磁场，并通过改变磁场强度和方向来控制列车与轨道之间的斥力或吸力，从而实现列车的悬浮和推进。磁悬浮列车的推进效率高，噪音和振动较小，是一种具有发展前景的交通工具。
THANKS 感谢观看
发电机的工作原理
总结词
利用电磁感应现象将机械能转化为电能。
详细描述
发电机的基本原理是电磁感应，通过磁场和线圈的相对运动，将机械能转化为电能。发电机通常由原动机（如汽轮机、水轮机等）驱动，原动机的转动使发电机转子上的线圈在磁场中旋转，从而产生感应电动势。
变压器的工作原理
总结词
利用电磁感应实现电压变换。
详细描述
变压器的工作原理也是基于电磁感应。变压器由两个线圈组成，一个称为原边线圈，另一个称为副边线圈。当交流电通过原边线圈时，会在铁芯中产生交变磁场，这个磁场会感应出电动势，从而在副边线圈中产生电流。通过改变原边和副边线圈的匝数比，可以实现电压的变换。

电磁感应现讲义象的两类情况

电磁感应现象的两类情况 课件

电磁感应现象的两类情况 课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况 课件

浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象5电磁感应现象的两类情况讲义新人教版选修3_

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况完整版课件

电磁感应现象的两类情况 课件

4.5电磁感应现象的两类情况课件

4.5电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况 课件

电磁感应现象的两类情况 课件

电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况 课件

电磁感应现象的两类情况通用课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况课件

电磁感应现象的两类情况课件