高中物理選修3-2學(xué)案2：4.5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

1、高中物理選修3-24.5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況學(xué)習(xí)目標(biāo)：(1)、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。(2)、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。(3)、能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。自主預(yù)習(xí)1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？2、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與什么因素有關(guān)，表達(dá)式是什么，它成立的條件又是什么？課內(nèi)探究探究1:感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理也不同，一般分為兩種：一種是不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)

2、勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)稱作，另外一種是不動(dòng)，由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱作。1、感應(yīng)電場(chǎng)B19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場(chǎng)理論中指出，變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng)，我們把這種電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng)。靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫，靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是由發(fā)出，到終止，電場(chǎng)線閉合，而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是的，如圖所示，如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生或的原因，感應(yīng)電場(chǎng)的方向也可以由來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場(chǎng)的方向。2、感生電動(dòng)勢(shì)(1)產(chǎn)生：磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)，閉合導(dǎo)體中的

3、在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)定義：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為。(3)感生電場(chǎng)方向判斷：定則?？偨Y(jié)：已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：感應(yīng)電場(chǎng)的方向 應(yīng)磁場(chǎng)的方向磁通量的變化情況探究2:洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢？導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？它是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的？1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(1)產(chǎn)生：運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(2)大?。篍= (B的方向與v的方向)(3)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo)：X X XX X X XX X ><| X X X X arNU b

4、仁2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。如圖所示，一條直導(dǎo)線CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為：F > =BevXXXXXX X XCF的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端 D的電勢(shì)下端C的電勢(shì)，出現(xiàn)由指向的靜電場(chǎng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力時(shí), 的電勢(shì)差。探究3:動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)

5、勢(shì)具有相對(duì)性動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分，在某些情況下只有相對(duì)意義，如本章開始的實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察，磁鐵不動(dòng)，空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒有發(fā)生變化，而線圈在運(yùn)動(dòng)，線圈中的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的；但是，如果在相對(duì)于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察，則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng)，引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化，因而， 線圈中的電動(dòng)勢(shì) 是感生的，在這種情況下，究竟把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)生的還是感生的， 決定于觀察者所在的參考系，然而，并不是在任何情況下都能通過轉(zhuǎn)換參考系把一種電動(dòng)勢(shì)歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢(shì)，不管是哪一種電動(dòng)勢(shì)，法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。 同步練習(xí)1 .同導(dǎo)線繞制的邊長為 L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)

6、線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖1所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為 Ua、Ub、Uc和Ud.置MNMAIT莒莒鼻黑甚MXMKHXXX8KN1£MMMKM亶"IEM齪篁XVMMKM*下*X*XMkKJIKMXXK3MJCXXMx.sq下列判斷正確的是（）M M 口二a b c d圖1A. Ua<Ub<Uc<UdB. Ua<Ub<Ud<Uc C . Ua=Ub<Uc= U dD. Ub<Ua<Ud<Uc2.所示，有一范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 0.2 T,磁場(chǎng)方向垂直紙

7、面向里. 在 磁場(chǎng)中有一半徑r=0.4 m的金屬圓環(huán)，磁場(chǎng)與圓環(huán)面垂直，圓環(huán)上分別接有燈Li、L2,兩燈的電阻均為 Ro=2 葭金屬棒MN與圓環(huán)接觸良好，棒與圓環(huán)的電阻均忽略不計(jì).N圖2(1)若棒以vo= 5 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬間MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過燈Li的電流；(2)撤去金屬棒MN ,若此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為AB 47T= 一 T/s,求回路中的電動(dòng)勢(shì)和燈Li的電功率.t兀6同步練習(xí)答案353344,1. Ua = 4BLv, Ub = 6BLv, Uc = 4 B 2Lv=BLv, Ud=/B 2L v= §BLv,故選 B.答案B2. (1)等效電路如圖所示.L0MN中的電動(dòng)勢(shì) Ei=B2rvo=0.8 V EiMN中的電流I=R/2"8 A流過燈Li的電流Ii = 2- = 0.4 A(2)等效