高中物理 第四章 電磁感應 4.5 電磁感應現(xiàn)象的兩類情況學案 新人教版選修3-2

1、n與EBlv的區(qū)別和聯(lián)系5電磁感應現(xiàn)象的兩類情況學習目標1.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.了解動生電動勢產(chǎn)生的原因，會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小.3.知道公式Et2感生電動勢大小：En.一、感生電場的產(chǎn)生麥克斯韋在他的電磁理論中指出：變化的磁場能在周圍空間激發(fā)電場，這種電場叫感生電場二、感生電動勢的產(chǎn)生1由感生電場產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢t3方向判斷：由楞次定律和右手螺旋定則判定三、動生電動勢的產(chǎn)生1由于導體運動產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢2動生電動勢大小：EBlv(B的方向與v的方向垂直)3方向判斷：右手定則即學即用1判斷下列說法的正誤(1)

2、感生電場線是閉合的()(2)只要磁場變化，即使沒有電路，在空間也將產(chǎn)生感生電場()(，(3)處于變化磁場中的導體，其內(nèi)部自由電荷定向移動，是由于受到感生電場的作用)2研究表明，地球磁場對鴿子識別方向起著重要作用在北半球若某處地磁場磁感應強度的豎直分量約為5105T鴿子以20m/s的速度水平滑翔，鴿子兩翅展開可達30cm左右，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動生電動勢約為_V_(填“左”或“右”)側(cè)電勢高答案3104左1一、電磁感應中的感生電場和感生電動勢導學探究如圖1所示，B增強，那么就會在空間激發(fā)一個感生電場E.如果E處空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動，而產(chǎn)生感應電流圖

3、1(1)感生電場的方向與感應電流的方向有什么關(guān)系？如何判斷感生電場的方向？(2)上述情況下，哪種作用扮演了非靜電力的角色？答案(1)感應電流的方向與正電荷定向移動的方向相同生電場的方向與正電荷受力的方向相同，因此，感生電場的方向與感應電流的方向相同，感生電場的方向可以用楞次定律來判定(2)感生電場對自由電荷的作用知識深化1變化的磁場周圍產(chǎn)生感生電場，與閉合電路是否存在無關(guān)如果在變化的磁場中放一個閉合電路，自由電荷在感生電場的作用下發(fā)生定向移動2感生電場可用電場線形象描述感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的，而靜電場的電場線不閉合例1(多選)某空間出現(xiàn)了如圖2所示的一組閉合的電場線，這可能是(

4、)圖2A沿AB方向的磁場在迅速減弱B沿AB方向的磁場在迅速增強C沿BA方向的磁場在迅速增強D沿BA方向的磁場在迅速減弱答案AC2閉合回路(可假定其存在)的感應電流方向就表示感生電場的方向判斷思路如下：楞次定律安培定則假設(shè)存在垂直磁場方向的環(huán)形回路回路中的磁通量的變化回路中感應電流的方向感生電場的方向二、電磁感應中的動生電場和動生電動勢導學探究如圖3所示，導體棒CD在勻強磁場中運動圖3(1)自由電荷會隨著導體棒運動，并因此受到洛倫茲力導體棒中的自由電荷受到的洛倫茲力方向如何？(為了方便，可以認為導體中的自由電荷是正電荷)(2)若導體棒一直運動下去，自由電荷是否總會沿著導體棒一直運動下去？為什么？

5、(3)導體棒哪端電勢比較高？如果用導線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導體棒中電流是沿什么方向的？答案(1)導體棒中自由電荷(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(2)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，當電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運動(3)C端電勢較高，導體棒中電流是由D到C的例2如圖4所示，邊長為L的正方形線圈與足夠大的勻強磁場垂直，磁感應強度為B.當線圈按圖示方向以速度v垂直B運動時，下列判斷正確的是()圖4A線圈中無電流，abcB線圈中無電流，abdC線圈中有電流，abcD線圈

6、中有電流，abddcdc3三、En和EBlv的比較應用tEBlv答案B解析線圈在運動過程中，穿過線圈的磁通量不變，所以在線圈中不會產(chǎn)生感應電流，C、D錯誤；導線兩端有電勢差，根據(jù)右手定則，可知A錯誤，B正確tEn區(qū)別研究對象適用范圍計算結(jié)果整個閉合回路各種電磁感應現(xiàn)象t內(nèi)的平均感應電動勢回路中做切割磁感線運動的那部分導體只適用于導體切割磁感線運動的情況某一時刻的瞬時感應電動勢聯(lián)系EBlv是由Ent在一定條件下推導出來的，該公式可看做法拉第電磁感應定律的一個推論例3如圖5所示，導軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導體AB可在導軌上無摩擦滑動，ABON，若AB以5m/s的速度從O點開始沿導軌勻速右滑，導體與

7、導軌都足夠長，磁場的磁感應強度為0.2T問：22(2)3s內(nèi)回路中磁通量的變化量BS00.21553WbWb圖5(1)3s末夾在導軌間的導體長度是多少？此時導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢多大？(2)3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應電動勢為多少？1535答案(1)53m53V(2)Wb3V解析(1)夾在導軌間的部分導體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢才是電路中的感應電動勢3s末，夾在導軌間導體的長度為：lvttan3053tan30m53m此時：EBlv0.2535V53V1153223s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應電動勢為：4t3215325EV3V.5四、導體棒轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應電動勢的計算

8、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)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖6所示，磁感應強度為B.求：答案(1)l(2)Bl2(3)Bl2tBl2解析(1)ab棒的平均速率vvavb0l1(2)ab兩端的電勢差：EBlvBl2.Sl2l2t，BSBl2t.Bl2ttt2為EBlvBl2，如圖7所示圖6(1)ab棒的平均速率；(2)金屬棒ab兩端的電勢差；(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過面積中通過的磁通量為多少？此過程中平均感應電動勢多大？11112222222l.12(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過的扇形面積111222由法拉第電磁感應定律得：121EBl2.導體轉(zhuǎn)動切割磁感線當導體棒在垂直于

9、磁場的平面內(nèi)，其一端固定，以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應電動勢12圖7若圓盤在磁場中以角速度繞圓心勻速轉(zhuǎn)動時，如圖8所示，相當于無數(shù)根“輻條”轉(zhuǎn)動切6割，它們之間相當于電源的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，圓盤上的感應電動勢為EBrvBr2.12圖81(感生電場和感生電動勢)如圖9所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內(nèi)沿順時針方向做勻速圓周運動，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強磁場，則()圖9A小球速度變大B小球速度變小C小球速度不變D小球速度可能變大也可能變小答案D解析磁場的變化使空間內(nèi)產(chǎn)生感生電場，但沒有說明磁場是變大還是變小，所以產(chǎn)生的感生電場的方向可能與小球運

10、動方向相同也可能相反，D項正確2(感生電場和感生電動勢)如圖10甲所示線圈總電阻r0.5，匝數(shù)n10，其端點a、b與R1.5的電阻相連，線圈內(nèi)磁通量變化規(guī)律如圖乙所示關(guān)于a、b兩點電勢a、b及兩點電勢差Uab，正確的是()圖10Aab，Uab1.5VBab，Uab1.5VCab，Uab0.5V答案A解析從題圖乙可知，線圈內(nèi)的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應電流產(chǎn)生的磁場跟原磁場方向相反，即感應電流產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則可知，線圈中感應電流的方向為逆時針方向在回路中，線圈相當于電源，由于電流的方向是逆時針方向，所以a相當于電源的正極，b相當于電源的負極，所以a點的電勢大

11、于b點的電勢0.08E210V2VIA1Aa、b兩點的電勢差相當于電路中的路端電壓，所以UabIR1.5V，故A正確3(轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的動生電動勢)如圖11所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上當金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為a、b、c.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是()圖11Aac，金屬框中無電流Bbc，金屬框中電流方向沿abca1CUbc2Bl2，金屬框中無電流1DUac2Bl2，金屬框中電流方向沿acba答案C解析金屬框abc平面與磁場方向平行，轉(zhuǎn)動過程中磁通量始終為零，所以無感應電流產(chǎn)生，選項B、D錯誤；轉(zhuǎn)動過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，由右手定則判斷1ac，bc，選項A錯誤；由轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應電動勢得Ubc2Bl2，選項C正確4(平動切割產(chǎn)生的動生電動勢)(多選)如圖12所示，三角形金屬導軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，從O點開始以速度v勻速右移，該導軌與金屬桿均由粗細相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是()8Rl圖12A電路中的感應電流大小不變B電路中的感應電動勢大小不變C電路中的感應電動勢逐漸增大D電路中的感應電流逐