感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)解析課件

1、5、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)知識(shí)回顧+-+電路中電動(dòng)勢(shì)的作用是某種非靜電力對(duì)自由電荷的作用。每一個(gè)電動(dòng)勢(shì)都對(duì)應(yīng)有一種非靜電力 正是由于非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的非靜電力是一種什么樣的作用?問題一、感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)變強(qiáng) 一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中,由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化,閉合電路內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).哪一種作用是非靜電力? 英國(guó)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)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)，這種電場(chǎng)對(duì)電荷會(huì)產(chǎn)生力的作用。如果此刻周圍空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中自由電荷會(huì)在這種電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說(shuō)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。變化的的

2、磁場(chǎng)能在周圍空間激發(fā)電場(chǎng),這種電場(chǎng)叫感生電場(chǎng),由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì). 詹姆斯克拉克麥克斯韋，英國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。科學(xué)史上，稱牛頓把天上和地上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統(tǒng)一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第二次大綜合，因此應(yīng)與牛頓齊名。1873年出版的論電和磁，也被尊為繼牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理之后的一部最重要的物理學(xué)經(jīng)典。沒有電磁學(xué)就沒有現(xiàn)代電工學(xué)，也就不可能有現(xiàn)代文明。1、感生電場(chǎng)（1）定義:變化的磁場(chǎng)在周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng)).（2）方向:就是感生電流的方向. 用楞次定律和安培定則判斷.（3）電場(chǎng)線:是閉合的曲線. 由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

3、感生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用.2、感生電動(dòng)勢(shì) 感生電場(chǎng)是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的原因。感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是電源,其電路就是內(nèi)電路,當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電。3、應(yīng)用實(shí)例-電子感應(yīng)加速器電子感應(yīng)加速器是用感生電場(chǎng)來(lái)加速電子的一種設(shè)備。鐵芯電子束環(huán)形真空管 道線圈 它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感生電場(chǎng)。射入其中的電子就受到感生電場(chǎng)的持續(xù)作用而不斷加速。二、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)也會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么?導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪

4、些因素有關(guān)?它是如何將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的?【思考】1、自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),并因此受到洛倫茲力。導(dǎo)體中自由電荷沿什么方向運(yùn)動(dòng)？ 導(dǎo)體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的方向相垂直。X X XX X XX X XX X XCDv分析:導(dǎo)體中自由電荷具有水平方向的速度，由左手定則可判斷受到沿棒向下的洛倫茲力作用，其合運(yùn)動(dòng)是斜向下的。fv2、導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否也會(huì)沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去?為什么?X X XX X XX X XX X XCDvfF電分析：自由電荷不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去。因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來(lái)越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng),當(dāng)電場(chǎng)力等于洛倫

5、茲力時(shí)，自由電荷不再定向運(yùn)動(dòng)。 可見，運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體就是一個(gè)電源，C為正極，相當(dāng)于正電荷受到洛倫茲力的作用，從D端搬到C端，這里，洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義，電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移動(dòng)到正極非靜電力所做的功，作用在單位正電荷上的洛倫茲力與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致.分析：導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。此時(shí)導(dǎo)體棒可以看作是一個(gè)電源，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生了動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。 3、導(dǎo)體棒的哪端電勢(shì)比較高?4、如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場(chǎng)外的一個(gè)用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的?C端電勢(shì)高1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：由于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)(切割磁感線)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

6、.2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是洛倫茲力的分力.特別注意：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與洛倫茲力有關(guān)，但洛倫茲力始終不做功.【例1】如圖所示，固定于水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab擱在框架上，可無(wú)摩擦滑動(dòng)此時(shí)abce構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計(jì)開始磁感強(qiáng)度為B0（1）若從t=0時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度均勻增加，每秒增量為k，同時(shí)棒保持靜止求棒中的感應(yīng)電流在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向；（2）在上述（1）情況中，始終保持棒靜止，當(dāng)t=t1末時(shí)需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（3）若t=0時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度逐漸減小，當(dāng)棒以恒定速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)

7、電流，則磁感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化（寫出B與t的關(guān)系式）？abefcd解析：（1）磁感強(qiáng)度均勻增加，每秒增量為k，得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流由楞次定律可判定感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，棒ab上的電流方向?yàn)閎a（2）t=t1時(shí)，B=B0+kt1又F=BIL （3）棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流回路中總磁通量不變Bl（L+vt）=B0l2，得【例2】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20 m有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B=kt，比例系數(shù)k0.020 Ts一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直導(dǎo)軌固定在水平桌

8、面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r00.10m，在t=0時(shí)刻，導(dǎo)軌的金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t6.0 s時(shí)金屬桿所受的安培力a解析：以a表示金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度，在t時(shí)刻，金屬桿與初始位置的距離Lat2/2，此時(shí)桿的速度vat這時(shí)，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=Ll回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ESB/tBlv 回路的總電阻 R2Lr0回路中的感應(yīng)電流 I=E/R作用于桿的安培力FBIl代入數(shù)據(jù)為F1.4410-3N1.如何把電流表改裝成電壓表?2.如何把電流表改裝成量程較大的電流表?知識(shí)回顧UIgVURgRUgURIgUgAIUgIIgIRRRg分壓電

9、阻分流電阻能否把電流表改裝成直接測(cè)量電阻的歐姆表?例題如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5,電流表滿偏電流Ig=10 mA,電流表電阻Rg=7.5,A、B為接線柱。(1)用導(dǎo)線把A、B直接連起來(lái),此時(shí)應(yīng)把可變電阻R調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流?rABE RRg)(gRrIER+-=gRrREI+=gg=142 例題rABE R(2)調(diào)到滿偏后保持R的值不變,在A、B間接一個(gè)150的電阻R0,電流表指針指著多少刻度的位置?R0 (1)用導(dǎo)線把A、B直接連起來(lái),此時(shí)應(yīng)把可變電阻R調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流?如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5,電流表滿偏電流I

10、g=10 mA,電流表電阻Rg=7.5,A、B為接線柱。142 1RrREI0+=gR0+=5mA例題rABE R(2)調(diào)到滿偏后保持R的值不變,在A、B間接一個(gè)150的電阻R0,電流表指針指著多少刻度的位置?R0 (1)用導(dǎo)線把A、B直接連起來(lái),此時(shí)應(yīng)把可變電阻R調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流?如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5,電流表滿偏電流Ig=10 mA,電流表電阻Rg=7.5,A、B為接線柱。142 1RrREI0+=gR0+=5mA例題rABERRx(1)用導(dǎo)線把A、B直接連起來(lái),此時(shí)應(yīng)把可變電阻R調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流?如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5

11、V,內(nèi)阻r=0.5,電流表滿偏電流Ig=10 mA,電流表電阻Rg=7.5,A、B為接線柱。142 RrREIx+=gRx+(3)如果把任意電阻Rx接在A、B間,電流表讀數(shù)Ix與Rx的值有什么關(guān)系?通過(guò)以上計(jì)算你有何啟發(fā)?如果把電流表10mA刻度標(biāo)為“0”, 5mA刻度標(biāo)為“150”, 0mA刻度標(biāo)為“”,把其它電流刻度都按 Rx=1.5/Ix-150 轉(zhuǎn)換成電阻刻度,它豈不成了一個(gè)能直接測(cè)量電阻的儀器?思考一、歐姆表(一) 結(jié)構(gòu): 歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R，刻度盤和紅、黑表筆組成. 如圖，就電路部分而言，在歐姆表內(nèi)部是電流表、電池、調(diào)零電阻三者串聯(lián)而成，在歐姆表外部，接上被測(cè)電阻后

12、，與歐姆表內(nèi)部電路一起組成閉合電路IRx(二)原理:ERg+ r + RIg=ERg+ r + RRx+Ix=I=0閉合電路歐姆定律 (電阻測(cè)量轉(zhuǎn)換為電流測(cè)量)改變Rx ,電流Ix隨之改變,Rx與Ix一一對(duì)應(yīng). 表頭刻度IxRxR內(nèi)=Rg+r+R=R中歐姆表:內(nèi)阻中值電阻Ix =E Rg+r+R+RxE =R內(nèi)+RxRx= -R內(nèi) E Ix051015203040501002005001K(1)零刻度在右邊，左邊為無(wú)限大。(2)刻度不均勻,左邊密、右邊稀。(三)刻度:?(3) 刻度順序與電流表、電壓表的刻度順序相反.Rx 優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量方便 缺點(diǎn)：若電池用 久了，電動(dòng)勢(shì)會(huì)變化，產(chǎn)生誤差較大，只能粗

13、略測(cè)量電阻Rx(四)優(yōu)缺點(diǎn):思考與討論AABAABR1AABR2電流表歐姆表電壓表AABAABR1AABR2電流表、歐姆表和電壓表都有一個(gè)表頭，能不能讓它們共用一個(gè)表頭制成一個(gè)多用電表呢?12 3 ABR1R2A現(xiàn)在要使 B 接1時(shí)能成為電流表，接2時(shí)能成為歐姆表，接3時(shí)能成為電壓表，這就成了一個(gè)簡(jiǎn)單的多用電表。這個(gè)多用電表的電路圖是怎樣的？請(qǐng)把它在下圖基礎(chǔ)上畫出來(lái)。二、多用電表(一)結(jié)構(gòu)EEAB1234561.開關(guān)S調(diào)到1、2、3、4、5、6個(gè)位置時(shí)電表分別測(cè)的是什么?2.在測(cè)量電流或電壓時(shí)兩個(gè)位置中哪個(gè)位置的量程比較大?在識(shí)別電阻檔和電壓檔電路時(shí)，可以把虛線框內(nèi)的電路當(dāng)成一個(gè)電流表。1、2

14、為電流表3、4為歐姆表5、6為電壓表電流：1大 電壓：6大(一)結(jié)構(gòu)指針式多用電表數(shù)字式多用電表指針式多用電表數(shù)字式多用電表問題2:多用電表可以有哪些用途?怎樣使用?怎樣讀數(shù)?問題1:說(shuō)一說(shuō)指針式多用電表的基本構(gòu)造?(一)結(jié)構(gòu)(3)紅表筆接高電勢(shì),黑表筆接低電勢(shì).(4)讀數(shù)時(shí)先看量程再看小格,要正視表針.1.測(cè)量電壓 怎樣用多用電表測(cè)量小燈泡的電壓? 測(cè)量中應(yīng)注意什么?步驟: (1)選檔; (2)測(cè)量; (3)讀數(shù).注意:(2)量程應(yīng)大于小燈泡兩端電壓的估計(jì)值.(二)使用(1)將電壓表并聯(lián)在待測(cè)電路兩端.2.測(cè)量電流 怎樣用多用電表測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流?測(cè)量中應(yīng)注意什么?(1)將電流表串聯(lián)在待

15、測(cè)電路中. 注意:(2)量程應(yīng)大于通過(guò)小燈泡電流的估計(jì)值.(3)電流應(yīng)從紅表筆流入電表.(4)讀數(shù)時(shí)先看量程再看小格,要正視表針.(二)使用步驟: (1)選檔; (2)測(cè)量; (3)讀數(shù).機(jī)械調(diào)0(左側(cè)0):用螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)0(左側(cè)0). 選擋:測(cè)電阻時(shí)選擇合適的倍率.以使指針指在中央1/3刻度范圍,可用比估計(jì)值低1個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率,如估計(jì)值為200就應(yīng)該選10的倍率. 電阻調(diào)0(右側(cè)0):用(電阻)調(diào)0旋鈕進(jìn)行調(diào)0(表筆直接接觸，指針指右側(cè)0刻度). 測(cè)量:將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量. 讀數(shù):將指針示數(shù)乘以倍率得測(cè)量值. 將選擇開關(guān)調(diào)至 off 檔或交流電壓最高檔位置.歐姆表的使用步驟

16、3.測(cè)量電阻：怎樣用多用電表測(cè)量定值電阻? 測(cè)量中應(yīng)注意什么?(二)使用電流從歐姆表的黑表筆流出,經(jīng)過(guò)被測(cè)電阻,從紅表筆流入.(1)二極管的單向?qū)щ娦?怎樣用多用電表測(cè)量二極管的正反向電阻?測(cè)量中應(yīng)注意什么?(2)歐姆表中電流的方向3.測(cè)量電阻：二極管是一種半導(dǎo)體元件.導(dǎo)電特點(diǎn): 電流從正極流入時(shí)電阻較小; 電流從正極流出時(shí)電阻較大.Rx(二)使用I(3)測(cè)量二極管的正向電阻 機(jī)械調(diào)0(左側(cè)0):選擋:將選擇開關(guān)旋至低倍率的 歐姆擋(例如“10擋). 電阻調(diào)0(右側(cè)0): 測(cè)量:將黑表筆接觸二極管正極,紅表筆接觸二極管負(fù)極,. 讀數(shù):將指針示數(shù)乘以倍率得測(cè)量值. (二)使用3.測(cè)量電阻：(4)測(cè)量二極管的反向電阻 機(jī)械調(diào)0(左側(cè)0):選擋:將選擇開關(guān)旋至高倍率的 歐姆擋(例如“100擋). 電阻調(diào)0(右側(cè)0): 測(cè)量:將黑表筆接觸二極管負(fù)極,紅表筆接觸二極管正極,. 讀數(shù):將指針示數(shù)乘以倍率得測(cè)量值. (二)使用3.測(cè)量電阻：(二)使用3.測(cè)量電阻：(5)應(yīng)用:判斷二極管的正負(fù)極; 判斷二極管的好壞.正向?qū)〞r(shí),電阻約為幾百歐姆;反向截止時(shí),電阻約為幾百千歐. 正向電阻越小越好(不能為零); 反向電阻越大越好(不能無(wú)限大).二極管思考與討