高中物理 第4章 電磁感應 第5節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的兩類情況課件 新人教版選修3-2

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1、第四章,電磁感應,第五節(jié)電磁感應現(xiàn)象的兩類情況,在電磁感應現(xiàn)象中，引起磁通量變化的原因不同，一般分為兩種：一種是磁場不變，導體運動引起磁通量變化而產生感應電動勢，如下圖甲所示；另一種是導體不動，由于磁場變化引起磁通量變化而產生感應電動勢，如下圖乙所示。請?zhí)骄恳幌滤鼈儺a生感應電動勢的機理。,知識自主梳理,1感生電場 (1)產生 英國物理學家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出：________的磁場能在周圍空間激發(fā)________，這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產生的，我們把它叫做__________。 (2)特點 感生電場線與磁場方向______。感生電場的強弱與磁感應強度的________有關

2、。,電磁感應現(xiàn)象中的感生電場,知 識 點 1,變化,電場,感生電場,垂直,變化率,2感生電動勢 (1)感生電場的作用 感生電場對自由電荷的作用就相當于電源內部的非靜電力。 (2)感生電動勢 磁場變化時，感應電動勢是由__________產生的，它也叫感生電動勢。 3感生電場的方向 磁場變化時，垂直磁場的閉合環(huán)形回路(可假定存在)中__________的方向就表示感生電場的方向。,感生電場,感應電流,1成因 導體棒做切割磁感線運動，導體棒中的自由電荷隨棒一起定向運動，并因此受到__________。 2動生電動勢 (1)定義：如果感應電動勢是由于__________產生的，它也叫做動生電動勢。

3、(2)非靜電力：動生電動勢中，非靜電力是__________沿導體棒方向的分力。,電磁感應現(xiàn)象中的洛倫茲力,知 識 點 2,洛倫茲力,導體運動,洛倫茲力,3導體切割磁感線時的能量轉化 當閉合電路的一部分導體切割磁感線時，回路中產生感應電流，導體受到安培力的作用。________阻礙導體的切割運動，要維持勻速運動，外力必須_______________，因此產生感應電流的過程就是___________的能轉變?yōu)殡娔艿倪^程。,安培力,克服安培力做功,其他形式,重點難點突破,1.對感生電場的理解 (1)變化的磁場周圍產生感生電場，與閉合電路是否存在無關。如果在變化的磁場中放一個閉合電路，電路中的自由

4、電荷在感生電場作用下，做定向移動，形成電流。在這種情況下所謂的非靜電力就是感生電場的作用。 (2)感生電場是電場的一種形式，是客觀存在的一種特殊物質。 (3)感生電場可用電場線形象描述，但感生電場的電場線是閉合曲線，所以感生電場又稱為渦旋電場。這一點與靜電場不同，靜電場的電場線不閉合。 (4)感生電場可以對帶電粒子做功，可使帶電粒子加速和偏轉。,一、感生電動勢與動生電動勢,,答案：能。 解析：這是竊聽電話的古老方法。當電流流入電話線時，環(huán)繞著電流有一磁場，如圖所示。如果我們把竊聽器的導線放在電話線附近，磁場也就環(huán)繞著竊聽器的導線。當電話線中的電流以說話聲音的頻率變化時，環(huán)繞著竊聽器導線的磁場也

5、隨之變化，在竊聽器導線中產生感應電流。,2.對動生電動勢中電荷所受洛倫茲力的理解 (1)運動導體中的自由電子，不僅隨導體以速度v運動，而且還沿導體以速度u做定向移動，如圖所示。因此，導體中的電子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以電子受到的洛倫茲力為F合ev合B，F(xiàn)合與合速度v合垂直。,(2)從做功角度分析，由于F合與v合垂直，所以它對電子不做功。 更具體地說，F(xiàn)合的一個分量是F1evB，這個分力做功，產生動生電動勢。F合的另一個分量是F2euB，阻礙導體運動，做負功?？梢宰C明兩個分力F1和F2所做功的代數(shù)和為零。結果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個

6、分力F2所做的功能通過另一個分力F1轉化為能量。,3感生電動勢與動生電動勢的對比,特別提醒有些情況下，動生電動勢和感生電動勢具有相對性。例如，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對磁鐵靜止的參考系內觀察，線圈運動，產生的是動生電動勢；如果在相對線圈靜止的參考系中觀察，線圈中磁場變化，產生感生電動勢。,解析：鴿子兩翅展開可達30cm左右，所以EBLv0.51040.320V0.3mV。,0.3mV,1圖象類型 在電磁感應問題中，很多問題與圖象結合在一起，如感應電動勢與時間的圖象、磁通量與時間的圖象、電流與時間的圖象等。 2常見的兩類圖象問題 (1)由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象； (2)由給

7、定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量。 3注意的事項 (1)電磁感應中的圖象定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關系。 (2)在圖象中E、I、B等物理量的方向通過物理量的正、負來反映。 (3)畫圖象要注意縱、橫坐標的單位長度、定義或表達。,二、電磁感應中的圖象問題,,解析：根據(jù)楞次定律，在進磁場的過程中，感應電流的方向為逆時針方向；在出磁場的過程中，感應電流的方向為順時針方向，在進磁場的過程中，切割的有效長度先增加后減小，出磁場的過程中，切割的有效長度先增加后減小，所以感應電流的大小在進磁場的過程中先增大后減小，出磁場的過程中也是先增大后減小，其“ix”圖象見答案。,1電磁感應現(xiàn)象中的

8、能量轉化方式 (1)與感生電動勢有關的電磁感應現(xiàn)象中，磁場能轉化為電能，若電路是純電阻電路，轉化過來的電能將全部轉化為電阻的內能。 (2)與動生電動勢有關的電磁感應現(xiàn)象中，通過克服安培力做功，把機械能或其他形式的能轉化為電能?？朔才嗔ψ龆嗌俟Γ彤a生多少電能。若電路是純電阻電路，轉化過來的電能也將全部轉化為電阻的內能。,三、電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化與守恒,2求解電磁感應現(xiàn)象中能量守恒問題的一般思路 (1)分析回路，分清電源和外電路。 在電磁感應現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢，該導體或回路就相當于電源，其余部分相當于外電路。 (2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪

9、些形式的能量發(fā)生了轉化。 (3)根據(jù)能量守恒列方程求解。,答案：2mgh 解析：根據(jù)能量轉化與守恒定律，線框以恒定速率通過磁場的過程中，重力與線框所受安培力平衡。因此這一過程實質是重力勢能轉化為內能的過程。所以此過程中線框產生的焦耳熱為QWG2mgh。,,考點題型設計,題型1對感生電動勢的理解及應用,點評：本類問題中的恒量與變量必須分清楚，導體不動，磁場發(fā)生變化，產生感生電動勢，由于變化率是定值，因此E、I均為恒量。但ab桿受到的安培力隨磁場的增強而增大，根據(jù)力的變化判斷出重物剛好離開地面的臨界條件。,,CD,題型2對動生電動勢的理解及應用,,(1)如圖2所示，若軌道左端MP間接一阻值為R的電

10、阻，導體棒在水平向右的恒力F的作用下由靜止開始運動。求經過一段時間后，導體棒所能達到的最大速度的大小。 (2)如圖3所示，若軌道左端MP間接一電動勢為E、內阻為r的電源和一阻值為R的電阻。閉合開關S，導體棒從靜止開始運動。求經過一段時間后，導體棒所能達到的最大速度的大小。 (3)如圖4所示，若軌道左端MP間接一電容器，電容器的電容為C，導體棒在水平向右的恒力F的作用下從靜止開始運動。求導體棒運動過程中的加速度的大小。,BC,題型3電磁感應中的圖象問題,C,,解析：當右邊進入磁場時，便會產生感應電流，由楞次定律得，感應電流應是逆時針方向，由于有效切割長度逐漸增大，導致感應電流的大小也均勻增大；當

11、線框右邊出磁場后，有效切割長度不變，則產生感應電流的大小不變，但比剛出磁場時的有效長度縮短，導致感應電流的大小比剛出磁場時電流小，由楞次定律得，此時感應電流仍沿逆時針，故排除AB；當線框左邊進入磁場時，有效切割長度在變大，但此時感應電流的方向是順時針，即是負方向且大小增大，故選項C正確，ABD錯誤。,D,題型4電磁感應中的電路與能量轉化問題,(1)電阻R中的感應電流方向； (2)重物勻速下降的速度v； (3)重物從釋放到下降h的過程中，電阻R中產生的焦耳熱QR； (4)若將重物下降h時的時刻記作t0，速度記為v0，從此時刻起，磁感應強度逐漸減小，若此后金屬桿中恰好不產生感應電流，則磁感應強度B

12、怎樣隨時間t變化(寫出B與t的關系式),,AD,A作用于金屬棒上的各力的合力所做的功等于零 B作用于金屬棒上的各力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和 C恒力F與安培力的合力所做的功等于零 D恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱 解析：金屬棒ab勻速上升過程中，作用于棒上各力的合力為零，則合力所作的功等于零，故A正確，B錯誤。根據(jù)動能定理得：WFWGW安0，得WFW安WG0，即恒力F與安培力的合力所做的功不等于零，等于克服重力做的功，故C錯誤。由WFWGW安0得，WFWGW安，即恒力F與重力的合力所做的功等于克服安培力所做的功，即等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱，故D正確，故選AD。,易錯案例剖析,,0.2,,課堂知識結構,隨堂鞏固提升,課 時 作 業(yè),