高二物理人教版選修3-2課件：第四章5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況演示課件

1、,第四章,電磁感應(yīng),學(xué)案5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況,目標(biāo)定位,1.了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)生的原因.會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小. 2.了解動生電動勢的產(chǎn)生以及與洛倫茲力的關(guān)系.,知識探究,自我檢測,3,一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場,問題設(shè)計,如圖1所示，B增強，那么就會在B的周圍產(chǎn)生 一個感生電場E.如果E處空間存在閉合導(dǎo)體， 導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力的作用下定 向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢.,知識探究,圖1,(1)感生電場的方向與感應(yīng)電流的方向有什么關(guān)系？如何判斷感生電場的方向？ 答案電流的方向與正電荷移動的方向相同.感生電場的方向與正電荷受力

2、的方向相同，因此，感生電場的方向與感應(yīng)電流的方向相同，感生電場的方向也可以用楞次定律判定. (2)上述情況下，哪種作用扮演了非靜電力的角色？ 答案感生電場對自由電荷的作用.,要點提煉,1.感生電場 磁場 時會在周圍空間激發(fā)一種 ，這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產(chǎn)生的，我們把這種電場叫做 .,變化,電場,感生電場,2.感生電動勢 (1)定義：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為 . (2)大?。篍 . (3)方向判斷： 和右手螺旋定則.,感生電動勢,楞次定律,二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力,問題設(shè)計,如圖2所示，導(dǎo)體棒CD在均勻磁場中運動.,圖2,(1)自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運動，并因此受到洛倫茲力.

3、導(dǎo)體中自由電荷相對紙面的運動在空間大致沿什么方向？為了方便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的自由電荷是正電荷.,答案導(dǎo)體中自由電荷(正電荷)具有水平方向的速度，由左手定則可判斷自由電荷受到沿棒向上的洛倫茲力作用，其相對紙面的運動是斜向上的.,(2)導(dǎo)體棒一直運動下去，自由電荷是否總會沿著導(dǎo)體棒一直運動下去？為什么？ 答案自由電荷不會一直運動下去.因為C、D兩端聚集電荷越來越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運動.,(3)導(dǎo)體棒的哪端電勢比較高？如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的？ 答案C端電勢較高，導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的.,要

4、點提煉,動生電動勢 1.產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線時，如果磁場不變化，空間就不存在 ，自由電荷不受電場力的作用，但自由電荷會隨著導(dǎo)體棒切割磁感線的運動而受到 ，這種情況下產(chǎn)生的電動勢稱為 .這時的非靜電力與 有關(guān).,感生電場,洛倫茲力,動生電動勢,洛倫茲力,2.大?。篍 (B的方向與v的方向垂直). 3.方向判斷： .,Blv,右手定則,三、E 和EBlv的選用技巧,問題設(shè)計,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的方式有兩個：一是磁場變化引起磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E ，叫感生電動勢；另一個是導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBlv，叫動生電動勢.,1.E 適用于任何情況下 感應(yīng)電動勢的求法，當(dāng)t0時，E為 值. 2.E

5、Blv是法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線時的具體表達(dá)式. (1)當(dāng)v為平均速度時，E為 感應(yīng)電動勢. (2)當(dāng)v為瞬時速度時，E為 感應(yīng)電動勢.,平均,瞬時,平均,瞬時,3.當(dāng)同時存在感生電動勢與動生電動勢時，總電動勢等于兩者的 .兩者在方向相同時 ，方向相反時 .(方向相同或相反是指感應(yīng)電流在回路中的方向),代數(shù)和,相加,相減,四、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算,問題設(shè)計,一長為l的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞其一端以角速度在垂直于磁場的平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，求OA兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.,方法二：利用公式EBlv 如圖所示，O點速度v00，A點速度vAl 則由公式EBlv，其中

6、v取平均速度，得,典例精析,一、對感生電場的理解,例1某空間出現(xiàn)了如圖3所示的一組閉合的電 場線，這可能是() A.沿AB方向磁場在迅速減弱 B.沿AB方向磁場在迅速增強 C.沿BA方向磁場在迅速增強 D.沿BA方向磁場在迅速減弱,圖3,解析根據(jù)電磁感應(yīng)定律，閉合回路中的磁通量變化時，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律判斷.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因為閉合回路中受到了電場力的作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場變化產(chǎn)生的電流方向仍然可用楞次定律判斷，四指環(huán)繞方向即為感應(yīng)電流的方向，由此可知A、C兩項正確. 答案AC,二、動生電動

7、勢的理解與應(yīng)用,例2在北半球上，地磁場豎直分量向下.飛機(jī)在我國上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變.由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差，設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為1，右方機(jī)翼末端處電勢為2，則() A.若飛機(jī)從西往東飛，1比2高 B.若飛機(jī)從東往西飛，2比1高 C.若飛機(jī)從南往北飛，1比2高 D.若飛機(jī)從北往南飛，2比1高,解析若飛機(jī)從西往東飛，磁場豎直分量向下，手心向上，拇指指向飛機(jī)飛行方向，四指指向左翼末端，故12，A選項正確. 同理，飛機(jī)從東往西飛，仍是12，B選項錯誤. 同理，從南往北、從北往南飛，都是12，故C選項正確，D選項錯誤. 答案AC,三、E 和EBlv的選用技巧,

8、例3如圖4所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，若AB以5 m/s的速度從O點開始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長，它們每米長度的電阻都是0.2 ，磁場的磁感應(yīng)強度為0.2 T.問：,圖4,(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少？此時導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？回路中的電流為多少？,解析夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢才是電路中的感應(yīng)電動勢. 3 s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長度為：,(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動勢為多少？,3 s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為：,解析3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量,四、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)

9、生感應(yīng)電動勢的計算,例4長為l的金屬棒ab以a點為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動，如圖5所示，磁感應(yīng)強度為B.求：,圖5,(1)金屬棒ab的平均速率；,(2)a、b兩端的電勢差；,(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過面積中磁通量為多少？此過程中平均感應(yīng)電動勢多大？,解析經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過的扇形面積為S，則：,由法拉第電磁感應(yīng)定律得：,課堂要點小結(jié),1.(對感生電場的理解)在下列選項所示的四種磁場變化情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是(),1,2,3,自我檢測,C,1,2,3,2.(E 與EBlv的選用技巧)如圖6所示， 一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路.虛線 MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場.方向垂 直于回路所在的平面.回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直.從D點到達(dá)邊界開始到C點進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是(),圖6,1,2,3,A.感應(yīng)電流方向不變 B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力 C.感應(yīng)電動勢最大值EmBav,解析在閉合電路進(jìn)入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向始終為逆時針方向，A正確.,1,2,3,根據(jù)左手定則可判斷，CD段受安培力向下，B不正確. 當(dāng)半圓形閉合回路進(jìn)入磁場一半時，這時有效切割長度最大為a，所以感應(yīng)電動勢最大值EmB