4.5《电磁感应定律的应用》教案全集（人教选修3-2）

4.5感生电动势和动生电动势【学 习 目 标】A知道感生电动势和动生电动势B理解感生电动势和动生电动势的产生机理学 科 素 养1感生电动势与感应电场 在前面恒定电流中我们已经知道，电源的电动势的作用实际上是提供某种非电场力，使电源的两极分别带上正负电荷。那么，在电磁感应现象中，是什么里使得导体中的正负电荷定向移动形成感应电流或产生感应电动势呢？图1EB 英国物理学家麦克斯韦认为，认为变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场叫做感应电场，如图1所示：当磁场B发生变化时，其所在的空间会产生一种电场E，如果此时空间存在闭合电路，导体中的自由电荷就会在这种电场的作用下定向移动，产生感应电流，或者在导体两端产生感应电动势。 由楞次定律和安培定则可确定感应电流的方向，同时电场力的方向与正电荷定向移动的方向（即电流的方向）相同，所以产生的感应电场的方向也可以根据楞次定律用右手螺旋定则来判定。例如：右图中，电场E应该是磁感应强度B 在变大还是变小时所产生的呢？IB图2分析和解：要产生如图1所示的电场，可假设在该空间有一闭合线圈如图2所示，则线圈中的电流方向应该与电场方向一致，由楞次定律可知，此时感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，所以，原磁场的磁感应强度应该是在变大。同理，由感应电流的方向也可确定感应电场的方向；此题中，感应电流方向如图，因为金属导体内部定向移动的是自由电子，带负电，所以电场的方向与其定向移动的方向相反。2动生电动势与洛伦兹力vF洛 导体切割磁感线的运动也会产生感应电动势，这种情况与感生电动势产生的机理不同，因为这时磁场并没有变化，空间没有感应电场。如图所示，当导体棒垂直磁场向右做切割磁感线的运动时，导体棒内的自由电子也要随之向右运动，因此必然要受到洛伦兹力的作用，由左手定则可以判断，自由电子将向下移动，使得导体棒上下两端出现电势差，我们叫它动生电动势。如果将导体棒与外部电路连接闭合，就会有感应电流形成，在导体棒中电流方向向上，此时导体棒就相当于该闭合电路的电源，棒的上端为电源的正极。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点评与解：由题意，导体棒在磁场中做切割磁感线的运动，在洛伦兹力作用下，导体棒两端产生电动势，这个电动势是属于动生电动势，所以A、B正确，C、D错误。课 时 评 价1如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场的磁感应强度突然增大时，从上往下看小球将：（ ）A沿顺时针方向运动B沿逆时针方向运动C在原位置附近往复运动D仍然保持静止状态ONM2如图所示，由两个金属半圆环构成的S形导线，M、N为两个端点，O为其中心，将它放在匀强磁场中，当磁场突然减弱时，导线上各点的电势：（ ）AM点电势最高BN点电势最高CO、M、N三点电势相同DO点电势最低avbavvbabavBACDb3粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是：（）右左4如图所示，一架飞机在北京上空做飞行表演，当它沿顺时针方向做水平匀速圆周运动时，飞行员左右两机翼端点哪一点的电势高？若做逆时针方向的水平匀速圆周运动又如何？如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀金属杆ab放在导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。由b向a方向看到的装置如图所示，请在图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图aMNPQb在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为V时，求此时ab杆中的电流及加速度的大小求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值五感生电动势和动生电动势安mg都是左端高，右端低解：（）由题意，可得ab棒受力如