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文档简介
电磁感应定律的应用课件学案同步练 习基础夯实训练 本资料为 woRD 文档,请点击下载地址下载全文下 载地址 第五节:电磁感应规律的应用学案 【学习目标】 (1) 、了解感生电动势和动生电动势的概念及 不同。 (2) 、了解感生电动势和动生电动势产生的原 因。 (3) 、能用动生电动势和感生电动势的公式进 行分析和计算。 【学习重点】感生电动势和动生电动势。 【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的 原因。 【学习方法】类比法、练习法 【学习过程】 一、温故知新: 、法拉第电磁感应定律的内容是什么?数学表 达式是什么? 2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与 什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是 什么? 二、学习新课 (一) 、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势 产生的机理也不同,一般分为两种:一种是 不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的 感应电动势,这种电动势称作 ,另外一种是 不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生 的电动势称作 。 、感应电场 9 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,变化的磁场会在周围空间激 发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫 ,静电场的电场线是由 发出,到 终止,电场线 闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是 的,如图所示,如果空间存在闭合导体,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,或者说导体中产生感应电动势。 感应电场是产生 或 的原因,感应电场的方向也可以由 来判断。感应电流的方向与感应电场的方向 。 2、感生电动势 (1)产生:磁场变化时会在空间激发 ,闭合导体中的 在电场力的作用下定向运动,产生感应电流, 即产生了感应电动势。 (2)定义:由感生电场产生的感应电动势成 为 。 (3)感生电场方向判断: 定则。 例题,在空间出现如图所示的闭合电场,电场 线为一簇闭合曲线,这可能是( ) A沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B.沿 AB 方向磁场在迅速增强 c.沿 BA 方向磁场在迅速减弱 D.沿 BA 方向磁场在迅速增强 总结:已知感应电场方向求原磁通量的变化情 况的基本思路是: 感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动 势,感生电动势在电路中的作用就是充当 ,其电路是 电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场, 导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或 者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源 内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场 变化时产生的感应电动势为 E= (二) 、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动 势产生的机理是什么呢? 导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素 有关? 它是如何将其他形式的能转化为电能的? 、动生电动势 (1)产生: 运动产生动生电动势 (2)大小:E= (B 的方向与 v 的方向 ) (3)动生电动势大小的推导: 2、动生电动势原因分析 导体在磁场中切割磁感线时,产生动生电动势, 它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而 引起的。 如图所示,一条直导线 cD 在云强磁场 B 中以 速度 v 向右运动,并且导线 cD 与 B、v 的方向垂直, 由于导体中的自由电子随导体一起以速度 v 运动, 因此每个电子受到的洛伦兹力为: F 洛=Bev F 的方向竖直向下,在力 F 的作用下,自由电 子沿导体向下运动,使导体下端出现过剩的负电荷, 导体上端出现过剩的正电荷,结果使导体上端 D 的 电势高于下端 c 的电势,出现由 D 指向 c 的静电场, 此电场对电子的静电力 F的方向向上,与洛伦兹 力 F 方向相反,随着导体两端正负电荷的积累,电 场不断增强,当作用在自由电子上的静电力与电子 受到的洛伦兹力相平衡时,Dc 两端产生一个稳定 的电势差如果用另外的导线把 cD 两端连接起来, 由于 D 段的电势比 c 段的电势高,自由电子在静电 力的作用下将在导线框中沿顺时针流动,形成逆时 针方向的电流,如图乙所示,电荷的流动使 cD 两 端积累的电荷不断减少,洛伦兹力又不断使自由电 子从 D 端运动到 c 端从而在 cD 两端维持一个稳定 的电动势。 可见运动的导体 cD 就是一个电源,D 端是电 源的正极,c 端是电源的负极,自由电子受洛伦兹 力的用,从 D 端搬运到 c 端,也可以看做是正电荷 受洛伦兹力作用从 c 端搬运到 D 端,这里洛伦兹力 就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义, 电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到 电源的正极非静电力所做的功,作用在单位电荷上 的洛伦兹力为: F=F 洛/e=Bv 于是动生电动势就是: E=FL=BLv 上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。 、动生电动势和感生电动势具有相对性 动生电动势和感生电动势的划分,在某些情况 下只有相对意义,如本章开始的实验中,将条形磁 铁插入线圈中,如果在相对于磁铁静止的参考系观 察,磁铁不动,空间各点的磁场也没有发生变化, 而线圈在运动,线圈中的电动势是动生的;但是, 如果在相对于线圈静止的参考系内观察,则看到磁 铁在运动,引起空间磁场发生变化,因而,线圈中 的电动势是感生的,在这种情况下,究竟把电动势 看作动生的还是感生的,决定于观察者所在的参考 系,然而,并不是在任何情况下都能通过转换参考 系把一种电动势归结为另一种电动势,不管是哪一 种电动势,法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。 应用电子感应加速器 即使没有导体存在,变化的磁场以在空间激发 涡旋状的感应电场,电子感应器就是应用了这个原 理,电子加速器是加速电子的装置,他的主要部分 如图所示,画斜线的部分为电磁铁两极,在其间隙 安放一个环形真空室,电磁铁用频率为每秒数十周 的强大交流电流来励磁,使两极间的磁感应强度 B 往返变化,从而在环形真空室内感应出很强的感应 涡旋电场,用电子枪将电子注入唤醒真空室,他们 在涡旋电场的作用下被加速,同时在磁场里受到洛 伦兹力的作用,沿圆规道运动。 如何使电子维持在恒定半径为 R 的圆规道上加 速,这对磁场沿径向分布有一定的要求,设电子轨 道出的磁场为 B,电子做圆周运动时所受的向心力 为洛伦兹力,因此: eBv=mv2/R mv=ReB 也就是说,只要电子动量随磁感应强度成正比 例增加,就可以维持电子在一定的轨道上运动。 【学习小结】 【学习心得】 让学生知道电磁感应产生的机理,激励学生探 求知识的和根源。有利于培养学生的学习精神。 本资料为 woRD 文档,请点击下载地址下载全文下 载地址 第五节:电磁感应规律的应用学案 【学习目标】 (1) 、了解感生电动势和动生电动势的概念及 不同。 (2) 、了解感生电动势和动生电动势产生的原 因。 (3) 、能用动生电动势和感生电动势的公式进 行分析和计算。 【学习重点】感生电动势和动生电动势。 【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的 原因。 【学习方法】类比法、练习法 【学习过程】 一、温故知新: 、法拉第电磁感应定律的内容是什么?数学表 达式是什么? 2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与 什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是 什么? 二、学习新课 (一) 、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势 产生的机理也不同,一般分为两种:一种是 不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的 感应电动势,这种电动势称作 ,另外一种是 不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生 的电动势称作 。 、感应电场 9 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,变化的磁场会在周围空间激 发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫 ,静电场的电场线是由 发出,到 终止,电场线 闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是 的,如图所示,如果空间存在闭合导体,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,或者说导体中产生感应电动势。 感应电场是产生 或 的原因,感应电场的方向也可以由 来判断。感应电流的方向与感应电场的方向 。 2、感生电动势 (1)产生:磁场变化时会在空间激发 ,闭合导体中的 在电场力的作用下定向运动,产生感应电流, 即产生了感应电动势。 (2)定义:由感生电场产生的感应电动势成 为 。 (3)感生电场方向判断: 定则。 例题,在空间出现如图所示的闭合电场,电场 线为一簇闭合曲线,这可能是( ) A沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B.沿 AB 方向磁场在迅速增强 c.沿 BA 方向磁场在迅速减弱 D.沿 BA 方向磁场在迅速增强 总结:已知感应电场方向求原磁通量的变化情 况的基本思路是: 感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动 势,感生电动势在电路中的作用就是充当 ,其电路是 电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场, 导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或 者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源 内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场 变化时产生的感应电动势为 E= (二) 、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动 势产生的机理是什么呢? 导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素 有关? 它是如何将其他形式的能转化为电能的? 、动生电动势 (1)产生: 运动产生动生电动势 (2)大小:E= (B 的方向与 v 的方向 ) (3)动生电动势大小的推导: 2、动生电动势原因分析 导体在磁场中切割磁感线时,产生动生电动势, 它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而 引起的。 如图所示,一条直导线 cD 在云强磁场 B 中以 速度 v 向右运动,并且导线 cD 与 B、v 的方向垂直, 由于导体中的自由电子随导体一起以速度 v 运动, 因此每个电子受到的洛伦兹力为: F 洛=Bev F 的方向竖直向下,在力 F 的作用下,自由电 子沿导体向下运动,使导体下端出现过剩的负电荷, 导体上端出现过剩的正电荷,结果使导体上端 D 的 电势高于下端 c 的电势,出现由 D 指向 c 的静电场, 此电场对电子的静电力 F的方向向上,与洛伦兹 力 F 方向相反,随着导体两端正负电荷的积累,电 场不断增强,当作用在自由电子上的静电力与电子 受到的洛伦兹力相平衡时,Dc 两端产生一个稳定 的电势差如果用另外的导线把 cD 两端连接起来, 由于 D 段的电势比 c 段的电势高,自由电子在静电 力的作用下将在导线框中沿顺时针流动,形成逆时 针方向的电流,如图乙所示,电荷的流动使 cD 两 端积累的电荷不断减少,洛伦兹力又不断使自由电 子从 D 端运动到 c 端从而在 cD 两端维持一个稳定 的电动势。 可见运动的导体 cD 就是一个电源,D 端是电 源的正极,c 端是电源的负极,自由电子受洛伦兹 力的用,从 D 端搬运到 c 端,也可以看做是正电荷 受洛伦兹力作用从 c 端搬运到 D 端,这里洛伦兹力 就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义, 电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到 电源的正极非静电力所做的功,作用在单位电荷上 的洛伦兹力为: F=F 洛/e=Bv 于是动生电动势就是: E=FL=BLv 上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。 、动生电动势和感生电动势具有相对性 动生电动势和感生电动势的划分,在某些情况 下只有相对意义,如本章开始的实验中,将条形磁 铁插入线圈中,如果在相对于磁铁静止的参考系观 察,磁铁不动,空间各点的磁场也没有发生变化, 而线圈在运动,线圈中的电动势是动生的;但是, 如果在相对于线圈静止的参考系内观察,则看到磁 铁在运动,引起空间磁场发生变化,因而,线圈中 的电动势是感生的,在这种情况下,究竟把电动势 看作动生的还是感生的,决定于观察者所在的参考 系,然而,并不是在任何情况下都能通过转换参考 系把一种电动势归结为另一种电动势,不管是哪一 种电动势,法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。 应用电子感应加速器 即使没有导体存在,变化的磁场以在空间激发 涡旋状的感应电场,电子感应器就是应用了这个原 理,电子加速器是加速电子的装置,他的主要部分 如图所示,画斜线的部分为电磁铁两极,在其间隙 安放一个环形真空室,电磁铁用频率为每秒数十周 的强大交流电流来励磁,使两极间的磁感应强度 B 往返变化,从而在环形真空室内感应出很强的感应 涡旋电场,用电子枪将电子注入唤醒真空室,他们 在涡旋电场的作用下被加速,同时在磁场里受到洛 伦兹力的作用,沿圆规道运动。 如何使电子维持在恒定半径为 R 的圆规道上加 速,这对磁场沿径向分布有一定的要求,设电子轨 道出的磁场为 B,电子做圆周运动时所受的向心力 为洛伦兹力,因此: eBv=mv2/R mv=ReB 也就是说,只要电子动量随磁感应强度成正比 例增加,就可以维持电子在一定的轨道上运动。 【学习小结】 【学习心得】 让学生知道电磁感应产生的机理,激励学生探 求知识的和根源。有利于培养学生的学习精神。 本资料为 woRD 文档,请点击下载地址下载全文下 载地址 第五节:电磁感应规律的应用学案 【学习目标】 (1) 、了解感生电动势和动生电动势的概念及 不同。 (2) 、了解感生电动势和动生电动势产生的原 因。 (3) 、能用动生电动势和感生电动势的公式进 行分析和计算。 【学习重点】感生电动势和动生电动势。 【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的 原因。 【学习方法】类比法、练习法 【学习过程】 一、温故知新: 、法拉第电磁感应定律的内容是什么?数学表 达式是什么? 2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与 什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是 什么? 二、学习新课 (一) 、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势 产生的机理也不同,一般分为两种:一种是 不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的 感应电动势,这种电动势称作 ,另外一种是 不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生 的电动势称作 。 、感应电场 9 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,变化的磁场会在周围空间激 发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫 ,静电场的电场线是由 发出,到 终止,电场线 闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是 的,如图所示,如果空间存在闭合导体,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,或者说导体中产生感应电动势。 感应电场是产生 或 的原因,感应电场的方向也可以由 来判断。感应电流的方向与感应电场的方向 。 2、感生电动势 (1)产生:磁场变化时会在空间激发 ,闭合导体中的 在电场力的作用下定向运动,产生感应电流, 即产生了感应电动势。 (2)定义:由感生电场产生的感应电动势成 为 。 (3)感生电场方向判断: 定则。 例题,在空间出现如图所示的闭合电场,电场 线为一簇闭合曲线,这可能是( ) A沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B.沿 AB 方向磁场在迅速增强 c.沿 BA 方向磁场在迅速减弱 D.沿 BA 方向磁场在迅速增强 总结:已知感应电场方向求原磁通量的变化情 况的基本思路是: 感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动 势,感生电动势在电路中的作用就是充当 ,其电路是 电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场, 导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或 者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源 内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场 变化时产生的感应电动势为 E= (二) 、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动 势产生的机理是什么呢? 导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素 有关? 它是如何将其他形式的能转化为电能的? 、动生电动势 (1)产生: 运动产生动生电动势 (2)大小:E= (B 的方向与 v 的方向 ) (3)动生电动势大小的推导: 2、动生电动势原因分析 导体在磁场中切割磁感线时,产生动生电动势, 它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而 引起的。 如图所示,一条直导线 cD 在云强磁场 B 中以 速度 v 向右运动,并且导线 cD 与 B、v 的方向垂直, 由于导体中的自由电子随导体一起以速度 v 运动, 因此每个电子受到的洛伦兹力为: F 洛=Bev F 的方向竖直向下,在力 F 的作用下,自由电 子沿导体向下运动,使导体下端出现过剩的负电荷, 导体上端出现过剩的正电荷,结果使导体上端 D 的 电势高于下端 c 的电势,出现由 D 指向 c 的静电场, 此电场对电子的静电力 F的方向向上,与洛伦兹 力 F 方向相反,随着导体两端正负电荷的积累,电 场不断增强,当作用在自由电子上的静电力与电子 受到的洛伦兹力相平衡时,Dc 两端产生一个稳定 的电势差如果用另外的导线把 cD 两端连接起来, 由于 D 段的电势比 c 段的电势高,自由电子在静电 力的作用下将在导线框中沿顺时针流动,形成逆时 针方向的电流,如图乙所示,电荷的流动使 cD 两 端积累的电荷不断减少,洛伦兹力又不断使自由电 子从 D 端运动到 c 端从而在 cD 两端维持一个稳定 的电动势。 可见运动的导体 cD 就是一个电源,D 端是电 源的正极,c 端是电源的负极,自由电子受洛伦兹 力的用,从 D 端搬运到 c 端,也可以看做是正电荷 受洛伦兹力作用从 c 端搬运到 D 端,这里洛伦兹力 就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义
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