电磁感应的现象的两类情况

第四章《电磁感应》第5讲《电磁感应现象的两类情况》

【计划课时】 3 课时

【学习目标】

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。

【教学重难点】

1.对感生电动势与动生电动势实质的理解

【自主学习】

1、电磁感应现象中的感生电场与感生电动势

教材图4.5-1，穿过闭合回路的磁场增强，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？

什么是感生电动势？

感生电场的方向应如何判断？

提示：回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？

若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？

下面通过例题看一下这方面的应用。

a被加速的电子带什么电？

b电子逆时针运动，等效电流方向如何？

c加速电场的方向如何？

d使电子加速的电场是什么电场？

e电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？

2、电磁感应现象中的洛伦兹力与动生电动势

什么是动生电动势？

如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。

【自我检测】课后练习

1电势差，

2 （1）（3）

3

【要点探究】

要点一感生电场与感生电动势

（1）特点：

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．如果在变化的磁场中放一个闭

合电路，电路中的自由电荷在感生电场作用下，做定向移动，形成电流．在这种情况下所

谓的非静电力就是感生电场的作用．

②感应电场是电场的一种形式，是客观存在的一种特殊物质．

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．

(2)感生电场方向的判定

据楞次定律和右手螺旋定则判定．判定时可先假设有导体存在，推出的感应电流的方向，就是感生电场的方向．

例题 1如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（）

A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场

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

练习下列哪些说法是正确的()

A．磁场变化时会在空间激发电场

B．处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用

磁场变强

C．感生电场就是感应电动势

D．以上说法都不对

要点二洛仑兹力与动生电动势

(1)一段导体在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关．

(2)产生感应电动势原因分析：

①导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电动势(它也叫做“动生电动势”)，它是由于导体中

自由电子受洛伦兹力作用而引起的．

②感应电动势的产生实质是洛伦兹力(非静电力)对自由电荷做了功；

③导体棒在磁场中运动过程中要受到安培力作用，要维持导体棒运动，外力必须克服安培力做功，

因此产生电流的过程是其他形式的能转化为电能的过程．

讨论：洛伦兹力总是与电荷的运动方向垂直，因此，洛伦兹力对电荷不做

功，但是感生电动势又等于洛伦兹力搬运单位正电荷所做的功，这就是说

两者有矛盾，你怎样理解这一问题？（在右图上画一画）

例题 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（）

A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势

B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关

C．动生电动势的产生与电场力有关

D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的

要点三比较

感生电动势动生电动势产生原因

移动电荷的非静电力

回路中相当于电源的部分

方向判断的方法

大小计算方法

要点四综合应用

【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方

向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持

良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则

ab杆应向_________运动，速度大小为_______，作用于ab杆上的外力大小为

____________

课后练习4答案：

【针对训练】

1．如图所示，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

2．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是()

A．沿AB方向磁场的迅速减弱

B．沿AB方向磁场的迅速增强

C．沿BA方向磁场的迅速增强

D．沿BA方向磁场的迅速减弱

3．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是()

4．内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小

球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁

感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，

那么(如图所示)()

A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大

B．小球所受的磁场力一定不断增大

C. 小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动

D．磁场力对小球一直不做功

5．穿过一个电阻为l Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb，则（）A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V B．线圈中的感应电动势一定是2 V

C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A D．线圈中的感应电流一定是2 A

6．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，

如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的

是（）

A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左

C．v1>v2，v1向右，v2向左D．v1>v2，v1向左，v2向右

7．一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如果忽略a到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，如图所示则()

A．ε＝πfL2B，且a点电势低于b点电势

B．ε＝2πfL2B，且a点电势低于b点电势

C．ε＝πfL2B，且a点电势高于b点电势

D．ε＝2πfL2B，且a点电势高于b点电势

8．如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a

和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运动

到B2区，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的

磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2.则

a、b两粒子的动能将()

A．a不变，b增大B．a不变，b变小

C．a、b都变大D．a、b都不变