山西省临汾市清华园中学高中物理 第五节 电磁感应现象的两类情况导学案 新人教版选修32.doc

第五节 电磁感应现象的两类情况【学习目标】1. 了解感生电动势和动生电动势的概念及不同和产生的原因。2. 探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。【学习重、难点】教学重点：感生电动势和动生电动势。教学难点：感生电动势和动生电动势产生的原因。【学法指导】讲授式指导法、归纳式指导法、问题式指导法【导入新知】电源就是把正电荷从负极极搬迁到正极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置），那么在电磁感应中是什么力将正电荷从正极搬迁到负极呢？【自主学习】一、电磁感应现象中的感生电场1电磁场理论与感生电场：(1)电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场由19世纪60年代的_提出 (2)感生电场：变化的磁场周围所产生的电场2感应电动势：(1)感应电动势：感生电场中的导体正是在_的作用下，自由电荷发生定向移动，形成_或_. (2)非静电力就是_对自由电荷的作用二、电磁感应现象中的洛伦兹力1.动生电动势：导体在磁场中_运动时产生的电动势2.产生原因：由于导体中的自由电子受到_作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是_ 3.切割导体的特点：运动的导体是_，所在的电路是_电路【合作探究】一、感生电动势1产生机理：如图所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线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，或者说导体中产生了感应电动势2特点：(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.(2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关.3方向判定：感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.二、动生电动势1产生机理：一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样自由电荷在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势，此时若电路闭合，则电路中产生感应电流说明：(1)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛伦兹力的同时也受电场力作用 (2)电动势的产生与电路是否闭合无关2方向判定：动生电动势的方向用右手定则来判定，即“四指”指电动势的方向 3对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解：(1)运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，如图所示因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为f合ev合b，f合与合速度v合 垂直(2)从做功角度分析，由于f合与v合垂直，它对电子不做功，更具体地说，f合的一个分量是f1evb，这个分力做功，产生动生电动势f合的另一个分量是f2eub，阻碍导体运动做负功可以证明两个分力f1和f2所做的功的代数和为零结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力f2所做的功通过另一个分力f1转化为能量【课堂小结】第五节：电磁感应定律的应用一、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子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感生电动势。（3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。二、动生电动势（1）产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势，由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的（2）大小：e=blv（b的方向与v的方向垂直）（3）动生电动势大小的推导【达标检测】【例1】 磁场变强如图所示，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【例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【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_【巩固练习】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穿过一个电阻为l 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 vc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 a3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（ ）av1v2，方向都向右 bv1v2，方向都向左 cv1v2，v1向右，v2向左 dv1v2，v1向左，v2向右4如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为b=（2+0.2t）t，定值电阻r1=6，线圈电阻r2=4，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（2）a、b两点间电压uab5如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量探测器线圈和冲击电流计串联后