江苏省南京三中（六中校区）高二物理 45电磁感应现象的两类情况学案

1 4 54 5 电磁感应定律的应用电磁感应定律的应用 教学目标教学目标 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 重点 感生电动势和动生电动势 难点 感生电动势和动生电动势产生的原因 自主预习自主预习 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B 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 1 感生电场 19 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生 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 感生电场是产生 或 的原因 感生电场的方向也可以由 来判断 感应电流的方向与感生电场的方向 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 二 洛伦兹力与动生电动势二 洛伦兹力与动生电动势 1 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 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 力的作用而引起的 典型例题典型例题 一 感生电动势的运算一 感生电动势的运算 例例 1 1 有一面积为S 100 cm2的金属环 电阻为R 0 1 环中磁场变化规律如图 4 5 4 乙所示 且磁场方向垂直环面向里 在t1到t2时间内 环中感应电流的方向如何 通过金属环的电荷量为多少 B E F F洛 D C D C B 2 二 动生电动势的运算二 动生电动势的运算 例例 2 2 如图 4 5 5 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 以速度v匀速从O点开始右移 设导轨与金属棒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 三 动生电动势的综合运算三 动生电动势的综合运算 例例 3 3 如图 2 所示 小灯泡规格为 2 V 4 W 接在光滑水平导轨上 导轨间距为 0 1 m 电阻不计 金属棒ab垂直搁在导轨上 电阻为 1 整个装置处于B 1 T 的匀强磁场 中 求 1 为使灯泡正常发光 ab的滑行速度为多大 2 拉动金属棒ab的外力的功率有多大 四 四 动生电动势和感生电动势的区别与联系动生电动势和感生电动势的区别与联系 例例 4 4 如图 3 所示 两根平行金属导轨固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为 r0 0 10 导轨的端点P Q用电阻可以忽略的导线相连 两导轨间的距离l 0 20 m 有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感应强度B与时间t的关系为B kt 比例 系数k 0 020 T s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导 轨垂直 在t 0 时刻 金属杆紧靠在P Q端 在外力作用下 杆以恒定的加速度从静止开 始向导轨的另一端滑动 求在t 6 0 s 时金属杆所受的安培力 思维步步高思维步步高在导体棒向左运动过程中 产生的是动生电动势还是感生电动势 两种电动 势是相加还是相减 求解电流时应注意什么问题 3 高考资源网高考资源网 课后练习课后练习 1 一个面积S 4 10 2 m2 匝数n 100 匝的线圈放在匀强磁场中 磁场方向垂直于线 圈平面 磁感应强度B随时间t变化的规律如图 4 5 6 所示 则 下列判断正确的是 A 在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于 0 08 Wb s B 在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C 在开始的 2 s 内线圈中产生的感应电动势等于 8 V D 在第 3 s 末线圈中的感应电动势等于零 2 闭合电路中产生的感应电动势大小 跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比 A 磁通量 B 磁感应强度 C 磁通量的变化率 D 磁通量的变化量 3 在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是 4 如图 4 5 7 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 5 如图 4 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伦兹力有关 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 6 如图 5 所示 一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中 下列做法中能使圆 盘中产生感应电流的是 A 圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B 圆盘以某一水平直径为轴匀速转动 C 圆盘在磁场中向右匀速平移 D 匀强磁场均匀增加 7 如图 6 所示为一弹性闭合导线圈 匀强磁场垂直纸面 当磁感应强 度B发生变化时 观察到线圈所围的面积增大了 由此可判断B的方向和 4 大小的情况是 A B垂直纸面向里 B变大 B B垂直纸面向里 B变小 C B垂直纸面向外 B变大 D B垂直纸面向外 B变小 8 如图 7 所示 一水平放置的圆形通电线圈 1 固定 另一较小的圆形 线圈 2 从线圈 1 的正上方下落 在下落过程中两线圈平面始终保持平行且 共轴 则线圈 2 从线圈 1 的正上方下落至线圈 1 的正下方过程中 从上往 下看线圈 2 应是 A 无感应电流产生 B 有顺时针方向的感应电流 C 有先顺时针后逆时针的感应电流 D 有先逆时针后顺时针方向的感应电流 9 金属杆ab水平放置在某高处 当它被平抛进入一个方向竖直向上的匀强磁场中后 如