电磁感应现象的两种情况 课件

名师点睛 解决该问题的基本思路是：确定电源，分析电动势是感生电动势还是动 生电动势，选物理规律确定其大小和方向，再分析电路结构，由欧姆定律求电流， 最后由安培力公式计算安培力的大小。
要点2 感生电动势和动生电动势的区别
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 感生电场对自由电荷 导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的
解析 (1)计算平均电流，应该用法拉第电磁感应定律，先求出平均感应
电动势。整个过程磁通量的变化为 ΔΦ＝BS＝BπR2，所用的时间 Δt＝2vR， 代入 E－＝ΔΔΦt ＝B2πRR2＝Bπ2Rv
v
－
通过 r 的平均电流－I＝Er ＝Bπ2Rr v。 (2)通过 r 的电荷量 q＝－IΔt＝Bπ2Rr v·2vR＝BπrR2。
【例 3】 如图 3 所示，水平导轨的间距 L1＝0.5 m，ab 杆与导轨左端的距离 L2＝0.8 m，由导轨与 ab 杆所构成的回路的总电阻 R＝0.2 Ω，方向竖直向下 的匀强磁场的磁感应强度 B0＝1 T，重物的质量 M＝0.04 kg，用细绳通过定 滑轮与 ab 杆的中点相连，各处的摩擦均可忽略不计。现使磁场以ΔΔBt ＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大，试求当 t 为多少时，M 刚好离开地面(取 g＝10 m/s2)。
【例1】 如图1所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做
圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将( )
A.不变
B.增加
C.减少
D.以上情况都可能
图1
解析 当磁感应强度均匀增大时，在纸平面方向上将产生逆时针环绕的电场，对带
正电的粒子做正功，使其动能增加。
答案 B
知识点二 电磁感应现象中的洛伦兹力
【例2】 如图2所示，导体棒CD放在光滑水平金属导轨上，已知匀强磁场的磁感应强 度为0.4 T，方向垂直纸面向里，导体棒长度与导轨宽度恰相等，L＝20 cm，导体棒 的电阻r＝10 Ω，外接电阻R＝30 Ω。不计金属导轨的电阻。当用水平拉力F拉着CD 棒以10 m/s的速度向右匀速运动时，求：
图2 (1)流经CD棒的电流大小及方向； (2)要维持导体棒匀速运动所需的水平外力多大？
电磁感应现象的两类情况
知识点一 电磁感应现象中的感生电场
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__ 。 (2)大小：E＝ __n_Δ_ΔΦ_t_ 。 (3)方向判断： __楞__次__定__律____和右手螺旋定则。
【例4】 如图4所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强 度为B，方向垂直于纸面向里，一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆 导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计，导体棒与圆形导轨 接触良好。求：
图4 (1)在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值； (2)MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量； (3)当MN通过圆导轨中心时，通过r的电流大小。
1.对于感生电场的理解 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。涡旋电场也会对电荷产生力的 作用。 (2)实际问题中我们常要由磁场的方向和强弱变化的情况，根据楞次定律或安培 定则来确定感生电场的方向。 (3)感生电场的存在与电路是否闭合无关。
2.对于感生电动势的理解 (1)电路中电源的电动势是非静电力对自由电荷的作用；在电池中，这种力表现为 化学作用；在感生电动势中感生电场对电荷的静电力，相当于电源内部的非静电 力。 (2)感生电动势的方向与感生电场的感生电流方向一致，电路中存在感生电场产生 感生电动势的导体部分充当电源，其电路为内电路，当它与外电路接通后就会对 外电路供电。 (3)感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律求解，公式为 E＝nΔΔΦt 。
解析 (1)由 E＝BLv，得 E＝0.8 V 则 I＝R＋E r＝300＋.810 A＝0.02 A 由右手定则可知，感应电流方向流经 CD 时为 D→C。 (2)当水平外力与导体棒所受安培力大小相等时，棒匀速运动，所以 F＝BIL ＝0.4×0.02×20×10－2 N＝1.6×10－3 N。 答案 (1)0.02 A 由D流向C (2)1.6×10－3 N
静电力
的电场力
分力
回路中相当于 处于变化磁场中的线
电源的部分
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计算
通常由E＝Blv计算，也可由E＝n计算
特别提醒 有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性。例如，将条形磁铁 插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生的是动生电动 势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势。
图3
解析 根据法拉第电磁感应定律，感生电动势 E＝ΔΔΦt ＝ΔΔBt L1L2＝0.08 V 回路中的感应电流为 I＝ER＝0.4 A ab 杆所受Leabharlann Baidu安培力 F 安＝BIL1＝(B0＋ΔΔBt t)IL1＝0.2(1＋0.2t) 当 M 刚好离开地面时，有 F 安＝Mg＝0.4 N。 联立解得 t＝5 s。 答案 5 s
1.成因：导体棒做切割磁感线运动时，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：由于___导__体__运__动___而产生的感应电动势。 3.动生电动势中的非静电力：与__洛__伦__兹__力___有关。
要点1 对动生电动势的理解 (1)动生电动势的产生 一段导体做切割磁感线运动时，导体内的自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛 伦兹力。自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样异种电荷分别在导体两端 聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势。若电路闭合，则电路中产 生感应电流。 (2)动生电动势的大小和方向 ①大小：E＝Blv(B的方向与v的方向垂直)。 ②方向：根据楞次定律或右手定则确定。