高中物理人教选修32配套课件第4章第5节电磁感应现象的两类情况

1、成才之路 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3-2,电磁感应,第四章,第五节电磁感应现象的两类情况,第四章,在电磁感应现象中，引起磁通量变化的原因不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起磁通量变化而产生感应电动势，如下图甲所示；另一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量变化而产生感应电动势，如下图乙所示。请探究一下它们产生感应电动势的机理。,电磁感应现象中的感生电场,1感生电场 (1)产生 英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：_的磁场能在周围空间激发_，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做_。 (2)特点 感生电场线与磁场方向_。感生电场的强弱与

2、磁感应强度的_有关。,变化,电场,感生电场,垂直,变化率,2感生电动势 (1)感生电场的作用 感生电场对自由电荷的作用就相当于电源内部的非静电力。 (2)感生电动势 磁场变化时，感应电动势是由_产生的，它也叫感生电动势。 3感生电场的方向 磁场变化时，垂直磁场的闭合环形回路(可假定存在)中_的方向就表示感生电场的方向。,感生电场,感应电流,电磁感应现象中的洛伦兹力,1成因 导体棒做切割磁感线运动，导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动，并因此受到_。 2动生电动势 (1)定义：如果感应电动势是由于_产生的，它也叫做动生电动势。 (2)非静电力：动生电动势中，非静电力是_沿导体棒方向的分力。,洛伦兹

3、力,导体运动,洛伦兹力,3导体切割磁感线时的能量转化 当闭合电路的一部分导体切割磁感线时，回路中产生感应电流，导体受到安培力的作用。_阻碍导体的切割运动，要维持匀速运动，外力必须_，因此产生感应电流的过程就是_的能转变为电能的过程。,安培力,克服安培力做功,其他形式,一、感生电动势与动生电动势 1对感生电场的理解 (1)变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关。如果在变化的磁场中放一个闭合电路，电路中的自由电荷在感生电场作用下，做定向移动，形成电流。在这种情况下所谓的非静电力就是感生电场的作用。 (2)感生电场是电场的一种形式，是客观存在的一种特殊物质。,(3)感生电场可用电场线形象

4、描述，但感生电场的电场线是闭合曲线，所以感生电场又称为涡旋电场。这一点与静电场不同，静电场的电场线不闭合。 (4)感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转。,如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的静止小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，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 答案：A,解析：在此空间中，没有闭合导体，但磁场的变化，使空间产生感生电场。当磁场增大时，由楞次定律和右手螺旋定则知，感生电场沿逆时针方向，带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动，故选项A正确。,2对动生

5、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，所以它对电子不做功。 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所做的功能通过另一个分力F1转化为能量。,

6、3感生电动势与动生电动势的对比,研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用。鸽子体内的电阻大约为103，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势。这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向。若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5104T。鸽子以20m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为(),A30mVB3mV C0.3mVD0.03mV 答案：C 解析：鸽子两翅展开可达30cm左右，所以EBLv0.51040.320V0.3mV。,二、电磁感应现象中的能量转化与守恒 1电磁感应现象中的能量转化方式 (1)与感生电动势有

7、关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。 (2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做多少功，就产生多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。,2求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路 (1)分析回路，分清电源和外电路。 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路。 (2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化。 (3)根据能量守恒列方程求解。,(吉林省实验

8、中学北校20132014学年高二上学期检测)把导体匀速拉上斜面，如图所示，则下列说法正确的是(不计棒和导轨的电阻，且接触面光滑，匀强磁场磁感应强度B垂直框面向上)(),A拉力做的功等于棒的机械能的增量 B拉力对棒做的功等于棒的动能的增量 C拉力与棒受到的磁场力的合力为零 D拉力对棒做的功与棒克服重力做的功之差等于回路中产生的电能 答案：D,解析：根据能量转化和守恒定律，分析得到：拉力做的功等于棒的机械能的增量与电路中产生的电能之和，故A错误，B错误；拉力的大小等于棒受到的磁场力和重力沿斜面向下的分力之合，故C错误；根据功能关系可知：拉力、磁场力和重力所做总功为零，则拉力对棒的功与棒克服重力做的

9、功之差等于棒克服磁场力做的功，而棒克服磁场力做的功等于回路中产生的电能，故D正确。,对感生电动势的理解及应用,答案：10s 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于变化率是定值，因此E、I均为恒量。但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场。设运动过程中小球带电荷量不变，那么(如图所示)(),A小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B小球

10、所受的磁场力一定不断增大 C小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动 D磁场力对小球一直不做功 答案：CD 解析：变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断。,如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。,对动生电动势的理解及应用,(1)调节RxR，释放导体棒，当棒沿导轨匀

11、速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。 (2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。,(吉林省长春市20132014学年高二上学期期末)如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l0.20m，电阻R1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为B0.50T的匀强磁场中，磁感应强度方向垂直轨道向下。现用某外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。求：,(1)杆的质量； (2)杆加速度的大小。 答案：(1)0.1kg(2)1

12、0m/s2,电磁感应中的电路与能量转化问题,答案：(1)0.6V(2)0.04kg(3)0.58J,如图所示，电阻为R的矩形导线框abcd，边长abL，adh，质量为m，从某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h。线框恰好以恒定速度通过磁场，此过程中线框中产生的焦耳热是(不考虑空气阻力)() AmghB2mgh C3mghD不能确定 答案：B,解析：解法一：以线框为研究对象。线框穿过磁场(设线框的速度为v)的时间t2h/v， 线框穿过磁场时线框中产生的感应电流IBLv/R， 由平衡条件可知，线框在穿过磁场时所受的安培力 FBILmg 由焦耳定律，线框中产生的热量QI2Rt 由以上四式解得Q2mgh 解法二：根据能量转化与守恒定律，线框以恒定速率通过磁场的过程中，重力与线框所受安培力平衡。因此这一过程实质是重力势能转化为内能的过程。所以此过程中线框产生的焦