《电磁感应现象的两类情况》课件.ppt

第四章：电磁感应，第五节：电磁感应现象的两种情况，首次出现了全球冲击：中国车载电磁炮于2011年5月28日，复习了关于电动势的知识，各个电动势由一个非静电力通过非静电力的工作将其他形式的能量转换为电能，为一个、磁场变弱，1 .电磁感应现象中的感应电场、感应电动势： 如果从理论上探索非静电力，(1)感应电动势的产生，电流是如何产生的，自由电荷为什么会运动呢？ 移动电荷的力是变化的磁场赋予它的力吗？ 预计使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或其他力：(二) 英麦克斯韦，在磁场变化时，在周围的空间中激发电场-感应电场.闭合导体，自由电荷在该电场中进行取向运动.感应电流(感应电动势)、(1) 将：变化的磁场在周围的空间中被激励的电场定义为感应电场(螺旋电场)，提供了(3)电边界线：闭合的曲线. 1、感应电场，(2)方向：是感应电流的方向没有导体，有感应电场吗？ 导体的作用是什么？ 有感应电场，导体提供自由电荷。 感应电场和静电场的差异，静电场E0、感应电场Ek，起源，被静止电荷激励，被变化的磁场激励，边界线的形状，边界线为非封闭曲线，边界线为封闭曲线，Ek，静电场为有源场，感应电场为无源场，3，应用例-电子感应加速器，电子感应加速器使用感应电场来加速电子其基本原理如图所示，上下是电磁铁的两个磁极，磁极之间有环状的真空室，电子在真空室中进行圆运动。 电磁铁线圈的电流的大小、方向发生变化，产生的感应电场使电子加速。 上图是真空室的平面图，从上方看电子逆时针运动。 当电磁铁线圈的电流方向与图示的方向一致时，电流的大小应该如何变化来加速电子？ 二.电磁感应现象中的洛伦兹力，在导体切断感应线时也产生感应电动势的电动势，该电动势产生的机制是什么？ 非静电力和什么有关系呢？ (1)理论上探讨电动势的产生，思考和讨论，1、电动势是如何产生的？ 2、什么样的力作为非静电力起作用？ 提示：导体中的自由电荷受到了什么样的力？ 导体棒哪个电位高？ 非静电力和洛伦兹力有关系吗？ 理论分析：v，f，f，v，导体两端产生电位差的电动势，电动势是导体中的自由电荷在磁场中受到洛伦兹力的结果。f、(2)电动势的非静电力与洛伦兹力有关，c、d、xxxxxxxx、导体CD以均匀的强磁场b以速度v向右移动，导体CD与b、v的方向垂直，导体中的自由电子与导体一起移动，所以各个电子受到的洛伦兹力为f罗=eVB、f罗的由于力f，自由电子沿着导体向下移动，在导体的下端出现过剩的负电荷，在导体的上端出现过剩的正电荷。 结果，使导体的上端c的电位比下端d的电位高，出现从c向d的静电场。 此时，电场作用于自由电子的力向上，与洛伦兹力相反的方向，两力平衡时，在CD的两端产生稳定的电位差。、l、d、c、导出电动势大小的公式、v、f电、f罗、运动的导体CD是电源，c是正的，自由电子受到洛伦兹力的作用，从c端到d端的正电荷被洛伦兹力从d侧向c侧输送。 在这里，洛伦兹力相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于负电荷通过电源内部移动到正电荷的功，是作用在正电荷上的洛伦兹力。 因此电动势与根据法拉第电磁感应法则得到的结果一致，1 .导体棒中的自由电荷受到的洛伦兹力在哪个方向上？、2 .导体棒一直在运动，自由电荷也一直沿着导体棒运动吗？ 洛伦兹力工作吗？自由电荷不会一直持续运动。 当电场力等于洛伦兹力f1时，自由电荷不进行方向性运动。 同时f2消失，电动势稳定。 3 .导体棒哪个电位高？-导体棒是电源，外置电气设备时，从c侧流过电流，也就是说c侧的电位很高。 4 .外置电气设备时，导体棒的电流即电源内部电流(电动势的方向)沿着哪个方向？ 的双曲正切值。 5 .在导体棒上连接电气设备后，继续等速运动需要外力吗？受到左右安培力，需要外力。 洛伦兹力不工作，不提供能量，只是起到传递能量的作用。 f1扮演了非静电力，做了多少工作，产生了多少电力？ 6 .能源是怎样变化的呢？-注： f2宏观表现为安培力，克服安培力做了多少工作，知道产生了多少电力。 在与电动势相关的电磁感应现象中，通过克服安培力工作，将机械能和其他形式的能量转换为电能，通过克服安培力工作，产生多少电能？ 如果电路是纯电阻电路，则所有变换的能量都变换成电阻的内部能量，感应电动势、电动势，特征、磁场不变，电路的整体或局部在磁场中运动，电路的磁通变化，闭合电路的任何部分都不动，空间磁场的变化是电路中的磁通的原因是，s变化引起电路中的变化，非静电力是洛伦兹力的分力，洛伦兹力作用于运动电荷产生电动势，变化磁场在其周围的空间激励感应电场，非静电力是感应电场力，感应电场力作用于电荷，从而产生电动势，方向、的源是非静电力。极次定律和右手定律、教室的总结，如图所示，一个闭合回路在磁场中静止，根据磁场的强弱的变化在回路中产生感应电动势，以下说法正确的是() a .磁场变化的话， 使电场b .电荷在空间中取向移动而形成电流的力是磁场力c .使电荷取向移动而形成电流的力是电场力d .以上的说法不同，2 .如图所示，导体AB在进行切断感应线的运动时会产生电动势，所以在电路中流过电流，以下的说法正确的是() a .由导体运动产生的感应电动势为动态电动势b .动态电动势的产生与洛伦兹力相关的c .动态电动势的产生与电场力相关的d .动态电动势和感应电动势的产生的原因相同(3)0.1J0.1J，例1 :如图所示，在水平面上距离0.5m足够长的在m和p之间连接电阻值R=3.0的一定的电阻，导体棒ab的长度L=0.5m，其电阻r=1.0，与轨道的接触良好。 整个装置垂直地处于向上均匀的强磁场中，B=0.4T。 以v=10m/s的速度向右等速运动ab。(1)ab的电位哪里高？ ab两点之间的电压是多少？(2)维持ab进行等速运动的外力是多少？ (3)在ab向右运动1m的过程中，施加了外力的功是多少？电路产生的热是多少？例如2 :如图所示，在垂直方向上的均匀的强磁场、磁感应强度B=0.5T，并且B/t=0.1T/S下变化。 没有水平轨道阻力，无视摩擦阻力，在宽度d=0.5m的轨道上放置电阻R0=0.1的导体棒，用水平线用固定滑轮吊起质量M=0.2kg的重物，求出连接在轨道左端的电阻R=0.4、图中的L=0.8m，吊起重物需要多长时间如图495S、例1、图所示，内壁光滑的塑料管弯曲的圆环在水平的桌子上平坦，圆环中有带负电的球，装置整体处于垂直的向下的磁场中，磁场突然变大时，球向() a、顺时针方向运动的b 在原点附近往返的d，仍保持静止的状态下，例2，平滑的金属轨道L=0.4m，电阻不可忽视的均匀变化的磁场通过轨道平面，如图所示，磁场的磁感应强度随时间变化的情况下，如图所示，金属棒ab的电阻为1，从t=0时刻开始以s的速度向右等速运动)在A.1s末环中电动势为0.8VB.1s末环中电动势为1.6VC.1s末ab棒受到的磁力为0.64ND.1s末ab棒受到的磁力为1.28N，甲、乙、例3、棒L=0.4m，金属棒ab的电阻为1， b根据t而变化的关系如图b所示，从t=0开始以v=1m/s左右等速运动，在A.1s末端回路中电动势为0.8VB.1s末端回路中电动势为1.6VC.1s末端ab棒受到的磁力为0.64ND.1s末端ab棒受到的磁力为1.28N，a (2)电动势的大小是如何求出的？ (3)感应电动势的大小是如何求出的？ (4)两种电动势在这里互相增强还是减弱？ PS=PS， E=E1 E2是如图所示水平放置的玻璃圆环状小槽，槽内平滑，槽宽和深度哪里都相同，将直径比槽宽稍小的正带电小球放入槽中，得到初始速度v0，同时，变化的磁场垂直下降与玻璃圆环状小槽的外径对应的圆面积， 磁感应强度的大小与时间成比例地增大如果小球在运动中拥有的电荷量不变化的话，() a .小球受到的向心力的大小不变化b .小球受到的向心力的大小不断增加c .劳伦兹力对小球起作用的d .小球受到的劳伦兹力的大两条平行的金属轨道固定在水平台上，一条轨道的每米电阻为r0=0.10，轨道的端点p、q用电阻可以忽略的导线连接的两条轨道间的距离l=0.20m .时间变化的磁场垂直于台下，磁感应强度b和时间t 没有阻力的金属棒可以在轨道上无摩擦地滑动，在滑动中保持与轨道垂直，在t=0的时刻，金属棒