5景泰二中电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况 景泰二中高二物理备课组肖涛 导体切割磁感线 电键闭合 改变滑动片的位置 磁场变化引起的电动势 导体棒切割磁感线产生了电动势 什么是电源 电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置 什么是电动势 如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W 那么W与q的比值 叫做电源的电动势 用E表示电动势 则 回顾电荷在外电路和内电路中的运动 电源电动势的作用就是某非静电力对自由电荷的作用 化学作用就是我们所说的非静电力 磁场变强 一个闭合电路静止于磁场中 由于磁场强弱的变化 闭合电路内产生了感应电动势 这种情况下 哪一种作用扮演了非静电力的角色呢 一 电磁感应现象中的感生电场 思考与讨论 英 物理学家麦克斯韦认为 磁场变化时会在周围空间激发一种电场 感生电场 闭合导体中的自由电荷在这种电场作用下做定向运动 产生感应电流 或产生了感应电动势 感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力 由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势 说明 静止的电荷激发的电场叫静电场 静电场的电场线是由正电荷出发 终止于负电荷 电场线是不闭合的 而感生电场是一种涡旋电场 电场线是闭合的 感生电场的产生与是否存在闭合电路无关 思考 如何确定感生电场的方向 感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因 产生了感应电动势的电路相当于内电路 感应电场的方向可由楞次定律判断 在内电路中感应电流的方向就是感应电场的方向 即 感生电场的方向与感应电流的方向相同 实际应用 电子感应加速器 穿过真空室内磁场的方向 由图知电子沿什么方向运动 要使电子沿此方向加速 感生电场的方向如何 由感生电场引起的磁场方向如何 竖直向上 逆时针 顺时针 向下 原磁场在增强 即电流在增大 二 电磁感应现象中的洛伦兹力 思考与讨论 导体切割磁感线时也会产生感生电动势 该电动势产生的非静电力是什么 思考与讨论 导体CD在匀强磁场B中以速度V向右运动 并且导线CD与B V的方向相垂直 由于正电荷随导体一起运动 因此每个电荷受到的洛 XXXXXXXXXXXXXXX V C D L F洛 F电 伦兹力为F洛 QVB F洛方向向上 正电荷向上运动 使导体下端出现负电荷 结果上端C的电势高于下端D的电势 出现由C指向D的静电场 此时电场对正电荷的作用力是向下 与洛伦兹力方向相反 当二力互相平衡时 两端便产生一个稳定的电势差 可见 运动的导体CD就是一个电源 C为正极 正电荷受到洛伦兹力的作用 从D端搬到C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正极非静电力所做的功 作用在单位正电荷上的洛伦兹力为 于是动生电动势就是 这与法拉第电磁感应定律得到的结果一致 1 导体中自由电荷 正电荷 具有水平方向的速度 由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用 其合运动是斜向上的 讨论结果 2 自由电荷不会一直运动下去 因为C D两端聚集电荷越来越多 在CD棒间产生的电场越来越强 当电场力等于洛伦兹力时 自由电荷不再定向运动 3 C端电势高 4 导体棒中电流是由D指向C的 进一步探讨 洛伦兹力不做功 不提供能量 只是起传递能量的作用 即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功 通过另一个分量F1转化为感应电流的能量 洛伦兹力做功吗 能量是怎样转化的呢 一段导线在做切割磁感应线的运动时相当于电源 这时的非静电力与洛伦兹力有关 由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 课堂总结 例题1 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 若不存在闭合电路 则不会产生电场 磁场变强 AC 例题2 光滑导轨上架一个直导体棒MN 设MN向右匀速运动的速度为V MN长为L 不计其它电阻求 1 导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向 2 导体MN受到的外力的大小和方向 3 MN向