电磁感应现象的两类情况.ppt

5电磁感应现象的两类情况 杨伟勤 学习目标1 知道感生电动势产生的原因 会判断感生电动势的方向 并会计算它的大小 2 了解动生电动势产生的原因 会判断动生电动势的方向 并会计算它的大小 3 知道公式E n与E Blv的区别和联系 思考 哪一种作用扮演了非静电力的角色呢 穿过闭合回路磁通量发生了变化 回路中产生感应电动势 产生感应电动势那部分导体相当于电源 请你思考 一 电磁感应现象中的感生电场 如图所示 B增强 那么就会在空间激发一个感生电场E 如果E处空间存在闭合导体 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 1 感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系 如何判断感生电场的方向 2 上述情况下 哪种作用扮演了非静电力的角色 电磁感应现象中的感生电场 定义 变化的磁场在周围空间激发的电场 叫感生电场 由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势 感生电动势的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用 方向 可由楞次定律和右手定则判断 感生电场和静电场的区别 静电场E0 感生电场Ek 起源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电场线形状 电场线为非闭合曲线 电场线为闭合曲线 Ek 静电场为有源场 感生电场为无源场 对感生电场的理解 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 如果在变化磁场中放一个闭合电路 自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动 2 感生电场可用电场线形象描述 感生电场是一种涡旋电场 电场线是闭合的 而静电场的电场线不闭合 注 麦克斯韦提出了完整的电磁理论 并预言了电磁波存在 赫兹用实验证实了电磁波的存在 1 电磁理论 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 2 周期性变化的磁场 电场 产生周期性变化的电场 磁场 电磁波 3 均匀变化的磁场 电场 产生恒定的电场 磁场 闭合回路 可假定其存在 的感应电流方向就表示感生电场的方向 判断思路如下 假设存在垂直磁场方向的环形回路 回路中的磁通量的变化 楞次定律 安培定则 回路中感应电流的方向 感生电场方向 电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备 它的基本原理如图示 上下为电磁铁的两个磁极 磁极之间有一个环形真空室 电子在真空室中做圆周运动 电磁铁线圈电流的大小 方向可以变化 产生的感生电场使电子加速 上图为真空室的俯视图 如果从上向下看 电子沿逆时针方向运动 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时 电流的大小应该怎样变化才能使电子加速 1 铁 芯 线圈 电 束 子 环形真空室 B 磁场 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备 1 柱形电磁铁产生磁场 磁场中安置一个环形真空管道 当磁场发生变化时 就会沿管道方向产生感应电场 射入其中的电子就受到感应电场的持续作用而被不断加速 1 试题 多选 某空间出现了如右图所示的闭合的电场 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方向磁场在迅速增强D 沿BA方向磁场在迅速减弱 它是如何将其它形式的能转化为电能的 请你思考 导体切割磁感线时也会产生感应电动势 该电动势产生的机理是什么 二 电磁感应现象中的洛伦兹力 如图所示 导体棒CD在匀强磁场中运动 1 自由电荷会随着导体棒运动 并因此受到洛伦兹力 导体棒中的自由电荷受到的洛伦兹力方向如何 为了方便 可以认为导体中的自由电荷是正电荷 2 若导体棒一直运动下去 自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去 为什么 3 导体棒哪端电势比较高 如果用导线把C D两端连到磁场外的一个用电器上 导体棒中电流是沿什么方向的 动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的一个分力 动生电动势 由于导体的运动 切割磁感线 而产生的感应电动势称为动生电动势 注意 虽然动生电动势与洛伦兹力有关 但洛伦兹力始终不做功 电磁感应现象中的洛伦兹力 动生电动势的产生 1 由于产生的电动势叫动生电动势 2 动生电动势大小 B的方向与v的方向垂直 3 方向判断 定则 导体运动 E Blv 右手 动生电动势 感生电动势 特点 磁场不变 闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化 闭合回路的任何部分都不动 空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化 原因 由于S的变化引起回路中 变化 非静电力就是洛仑兹力 由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势 变化磁场在它周围空间激发涡旋电场 非静电力就是感生电场力 由感生电场力对电荷作功而产生电动势 方向 的来源非静电力 一般用楞次定律判断 一般用右手定则判断 感生电动势和动生电动势的区别 E n和E Blv的比较应用 题目1 如图所示 在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽 有一质量为m 电荷量为q的带正电小球 在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动 现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场 则 A 小球速度变大B 小球速度变小C 小球速度不变D 小球速度可能变大也可能变小 题目2 如图所示 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为B 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 a b c三点的电势分别为 a b c 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 A a c 金属框中无电流B b c 金属框中电流方向沿a b c aC bc Bl2 金属框中无电流D bc Bl2 金属框中电流方向沿a c b a 题目3 多选 如图所示 三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB 在外力作用下 使AB保持与OF垂直 从O点开始以速度v匀速右移 该导轨与金属杆均为粗细相同的同种金属制成 则下列判断正确的是 A 电路中的感应电流大小不变B 电路中的感应电动势大小不变C 电路中的感应电动势逐渐增大D 电路中的感应电流逐渐减小 题目4 多选 如图所示 匀强磁场方向垂直于线圈平面 先后两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场 第一次拉出时的速度为v 第二次拉出时的速度为2v 这两次拉出线圈的过程中 下列说正确的是 A 线圈中的感应电流之比为1 2B 线圈中产生的电热之比为1 2C 施力的方向与速度方向相同 外力的功率之比为1 2D 流过线圈任一截面的电荷量之比为1 1 题目5 多选 如图所示 电阻不计 间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B 方向竖直向下的匀强磁场中 导轨左端接一定值电阻R 质量为m 电阻为r的金属棒MN