高中物理 第四章 5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課件 新人教版選修32

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1、5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況知識(shí)點(diǎn) 1 感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)1感生電場(chǎng)(1)定義：變化的磁場(chǎng)在周圍空間所激發(fā)的電場(chǎng)(2)方向：就是感生電流的方向，用楞次定律判斷(3)電場(chǎng)線：是閉合的曲線2感生電動(dòng)勢(shì)(1)定義： 由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用力(2)感生電動(dòng)勢(shì)大小由法拉第電磁感應(yīng)定律求得，即：(3)感生電場(chǎng)是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的原因3應(yīng)用實(shí)例：電子感應(yīng)加速器(1)電子感應(yīng)加速器是用感生電場(chǎng)來(lái)加速電子的一種設(shè)備，如圖451 所示圖 451(2)原理：它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)

2、生感生電場(chǎng)射入其中的電子就受到感生電場(chǎng)的持續(xù)作用而不斷加速知識(shí)點(diǎn) 2 洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1定義：由于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)(切割磁感線)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是洛倫茲力的分力2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與洛倫茲力有關(guān)，因?yàn)槁鍌惼澚偸桥c電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力始終不做功3動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小可用 EBlvsin，該公式適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線既垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，又垂直于速度 v.式中是v 與 B 的夾角Bsin 可看作 B 在垂直于 v 方向上的分量 B ，v sin 可看作 v 在 B 方向上的分量 v.感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)變化導(dǎo)致回路中磁通量變化磁場(chǎng)

3、不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于 B 變化引起回路中變化由于 S 變化引起回路中變化非靜電力的來(lái)源變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)感生電場(chǎng)，非靜電力是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷做功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)非靜電力是洛倫茲力的分力，由洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)方向判斷 楞次定律楞次定律或右手定則知識(shí)點(diǎn) 3 感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別【例1】如圖 452 所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為 r00.10 /m，導(dǎo)軌的端點(diǎn) P、Q 用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離 l0.20 m有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感強(qiáng)度 B 與時(shí)間 t

4、 的關(guān)系為 Bkt，比例系數(shù) k0.020 T/s.一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直在 t0時(shí)刻，金屬桿緊靠在 P、Q 端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在 t6.0 s 時(shí)金屬桿所受的安培力圖 4521(雙選)如圖 453 所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是()圖 453A磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在空間中激發(fā)一種電場(chǎng)B使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是磁場(chǎng)力C使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是電場(chǎng)力D以上說(shuō)法都不對(duì)解析：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，處在其中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電荷在電場(chǎng)力作用

5、下定向移動(dòng)形成電流答案：AC題型1感生電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用【例2】?jī)?nèi)壁光滑，水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口直徑的帶正電小球，以速度 v0 沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，如圖 454 所示，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度 B.隨時(shí)間成正比增加的變化磁場(chǎng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球帶電量不變，則正確的是()圖 454A小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力一定不斷增大B小球受到的磁場(chǎng)力一定不斷增大C小球先沿逆時(shí)針?lè)较驕p速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后沿順時(shí)針?lè)较蚣铀龠\(yùn)動(dòng)D磁場(chǎng)力對(duì)小球先做負(fù)功后做正功解析：空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間成正比增加的變化磁場(chǎng)，在此空間激發(fā)感生電場(chǎng)，由于感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，由安培定則可知

6、，感生電場(chǎng)的方向從上往下看順時(shí)針，感生電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力與電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反，所以小球先沿逆時(shí)針?lè)较驕p速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后沿順時(shí)針?lè)较蚣铀龠\(yùn)動(dòng)答案：C2在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖 455 甲所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間 t 如圖乙變化時(shí)，下列選項(xiàng))中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 變化的是(圖 455答案：A題型2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用【例3】如圖 456 所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng) 和2L的兩只閉合線框 a 和 b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外，不考慮線框的動(dòng)能變)化，若外力對(duì)環(huán)做的功

7、分別為 Wa、Wb，則 WaWb 為(圖 456A1 4C1 1B1 2D不能確定答案：A3. (2011 年湛江調(diào)研) 如圖 457 所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.2T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，讓導(dǎo)體 PQ 在 U 型導(dǎo)軌上以速度 v010 m/s 向右勻速滑動(dòng)，兩導(dǎo)軌間距離 L0.5 m，則產(chǎn)生的感應(yīng))D電動(dòng)勢(shì)的大小和 PQ 中的電流方向分別為(圖 457A0.6 V，由 P 向 QC6 V，由 P 向 QB0.6 V，由 Q 向 PD 6 V，由 Q 向 P題型3電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合應(yīng)用【例 4】如圖 458 所示，有兩根足夠長(zhǎng)、不計(jì)電阻，相距L 的平行光滑金屬導(dǎo)軌 cd、ef 與水平面成角固定放置，底

8、端接一阻值為 R 的電阻，在軌道平面內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直軌道平面斜向上現(xiàn)有一平行于 ce、垂直于導(dǎo)軌、質(zhì)量為 m、電阻不計(jì)的金屬桿 ab，在沿軌道平面向上的恒定拉力 F 作用下，從底端 ce 由靜止沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng) ab 桿速度達(dá)到穩(wěn)定后，撤去拉力 F，最后 ab 桿又沿軌道勻速回到 ce 端已知 ab 桿向上和向下運(yùn)動(dòng)的最大速度相等求拉力 F 和桿 ab最后回到 ce 端的速度 v.圖 458解：當(dāng) ab 桿沿導(dǎo)軌上滑達(dá)到最大速度 v 時(shí)，其受力如圖459 所示圖 459由平衡條件可知 FFBmgsin 0 又 FBBIL4如圖 4510 所示，寬度為 L 的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌 MN、PQ 的電阻不計(jì)，垂直導(dǎo)軌水平放置一質(zhì)量為 m 電阻為R 的金屬桿 CD，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌平面與水平面之間的夾角為，金屬桿由靜止開始下滑，動(dòng)摩擦因數(shù)為，下滑過(guò)程中重力的最大功率為P，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小圖 4510解：金屬桿先加速后勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為 v，此時(shí)有最大功率，金屬桿的電動(dòng)勢(shì)為 EBLv