高二物理-動生現(xiàn)象分析課件

1、選修3-2 電磁感應(yīng)第6節(jié) 動生現(xiàn)象分析溫故感生電動勢：由于外加磁場改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。動生電動勢：由于導(dǎo)體運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析 如圖6-1所示，閉合導(dǎo)體線框MNPQ處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度是B，其中一部分導(dǎo)體ab長L，正在以速度v勻速切割磁感線，試分析下列問題：（1）回路中哪一段導(dǎo)體相當(dāng)于電源？ GMNvPQ圖6-1一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析 （1）回路中哪一段導(dǎo)體相當(dāng)于電源？答：切割磁感線的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，即MN棒。一般可用電池符號畫出這個裝置的等效電路圖。 GMNvPQ圖6-1一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析 如圖6-1所示，閉合導(dǎo)體線框MNPQ處于勻強

2、磁場中，磁感應(yīng)強度是B，其中一部分導(dǎo)體ab長L，正在以速度v勻速切割磁感線，試分析下列問題：（2）該電源產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何？M、N哪一點電勢高？ GMNvPQ圖6-1一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（2）該電源產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何？M、N哪一點電勢高？答：利用楞次定律或安培右手（切割）定則可知，電流方向NM。注意，電源內(nèi)部的電流總是從負(fù)極流向正極，所以M點電勢高于N點，即M點相當(dāng)于電源的正極。 GMNvPQ圖6-1一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（3）試畫出圖6-1對應(yīng)的等效電路。 GMNvPQ圖6-1GMNPQ圖6-2答：等效電路如圖6-2所示。一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析 如圖6-1所示，閉合導(dǎo)體

3、線框MNPQ處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度是B，其中一部分導(dǎo)體ab長L，正在以速度v勻速切割磁感線，試分析下列問題：（4）試推導(dǎo)該回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大?。?GMNvPQ圖6-1一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析 GMNvPQ圖6-1一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（5）若軌道寬度仍為L，導(dǎo)體棒MN按下列方式運動，如圖6-3甲、乙，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小如何表示？甲 乙圖6-3 MNvLGPQ PQMNLGv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（5）若軌道寬度仍為L，導(dǎo)體棒MN按下列方式運動，如圖6-3甲、乙，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小如何表示？甲 MNvLGPQ一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（5）若軌道寬度仍為L，導(dǎo)體

4、棒MN按下列方式運動，如圖6-3甲、乙，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小如何表示？ PQMNLGv乙 一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（5）若軌道寬度仍為L，導(dǎo)體棒MN按下列方式運動，如圖6-3甲、乙，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小如何表示？ PQMNLGv乙 一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析 研究表明，無論切割磁感線的導(dǎo)體棒形狀如何，都可等效為如圖6-5中丁圖的形式。vvvvLMN甲 乙 丙 丁 圖6-5一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（6）請問第（5）問中所說兩種情況下，導(dǎo)體棒MN所受安培力方向如何？甲 乙圖6-3 MNvLGPQ PQMNLGv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析例1.如圖6-7所示，水平面上有兩根相距0.5

5、m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻不計，在M和P之間接有R=3.0的定值電阻，質(zhì)量m0.01kg導(dǎo)體棒長ab=0.5m，其電阻為r=1.0，與導(dǎo)軌接觸良好。整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中，B=0.4T。使ab在恒定外力F作用下從靜止開始運動，最終導(dǎo)體棒以v=10ms的速度向右做勻速運動。試分析以下問題：圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（1）閉合導(dǎo)體回路中，哪一段導(dǎo)體相當(dāng)于電源？其正負(fù)極分別是哪一端？ 答： 閉合導(dǎo)體回路中，ab段導(dǎo)體相當(dāng)于電源，a端為正極，b端為負(fù)極。等效電路圖如圖6-8所示：圖6-7RBrPMNaQbvRrPMab圖6-8一、導(dǎo)體棒直線

6、切割問題分析RrPMab圖6-8一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析RrPMab圖6-8一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析圖6-7RBrPMNaQbv一、導(dǎo)體棒直線切割問題分析（9）撤去外力后，回路中還能產(chǎn)生多少焦耳熱Q2？ 利用動能定理： 所以，焦耳熱：圖6-7RBrPMNaQbv二、動生電動勢與洛倫茲力的關(guān)系 為了研究方便，我們假定導(dǎo)體回路中

7、自由移動的電荷帶正電。（1）試畫出圖6-1情景中導(dǎo)體棒內(nèi)自由電荷相對于屏幕運動的大致方向？ GMNvPQ圖6-1圖6-9二、動生電動勢與洛倫茲力的關(guān)系（2）上述回路中正電荷定向移動過程中所受洛倫茲力的方向？ GMNvPQ圖6-1圖6-10 MNv二、動生電動勢與洛倫茲力的關(guān)系（2）上述回路中正電荷定向移動過程中所受洛倫茲力的方向？ GMNvPQ圖6-1圖6-11 MNv二、動生電動勢與洛倫茲力的關(guān)系（2）上述回路中正電荷定向移動過程中所受洛倫茲力的方向？ 圖6-12 MNv 由平衡方程可得：整理可得：二、動生電動勢與洛倫茲力的關(guān)系由平衡方程可得：整理可得：二、動生電動勢與洛倫茲力的關(guān)系 動生電

8、動勢的產(chǎn)生微觀上源于洛倫茲力作用。三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析 如圖6-13所示，長為L的銅桿OA以O(shè)為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應(yīng)強度為B，求桿OA桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小，并判斷O、A兩點電勢的高低。圖6-13AO三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析圖6-14AOA三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析圖6-14AOA三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析 動生電動勢方向的判定： 1.右手切割定則 2.洛倫茲力圖6-14AOv三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析EBlv區(qū)別1求平均感應(yīng)電動勢。E與某段時間或某個過程相對應(yīng)。求瞬時感應(yīng)電動勢。E與某個時刻或某個位置相對應(yīng)。三、導(dǎo)體棒

9、轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析EBlv區(qū)別2求的是整個電路的感應(yīng)電動勢。整個電路的感應(yīng)電動勢為零時，某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢不一定為零。求的是電路中的一部分導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析EBlv區(qū)別3由于是整個電路的感應(yīng)電動勢，因此電源部分不容易確定。由于是由一部分導(dǎo)體切割磁感線的運動產(chǎn)生的，該部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析EBlv聯(lián)系三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析例2一直升飛機停在北半球的地磁極上空，該處地磁場的方向豎直向下，磁感應(yīng)強度為B，直升飛機螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動螺

10、旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖6-15所示如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，則 ( ) 圖6-15三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析圖6-15三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析圖6-16ba三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析BOAB圖6-17三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析例3（1）從微觀角度分析說明導(dǎo)體棒A、B端電勢高低？答：從微觀上看，當(dāng)導(dǎo)體棒運動到豎直位置時，導(dǎo)體棒內(nèi)所有自由電子都有一個隨棒向左運動的速度，由左手定則可知，此時自由電子收到洛倫茲力方向均沿導(dǎo)體棒指向A端，所以A端會聚集大量負(fù)電荷，導(dǎo)致B端多出大量正電荷，由此可以判知，A端電勢低，B端電勢高。BOAB圖6-17三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線問題分析例3（1）從微觀角度分析說明導(dǎo)體棒A、B端電勢高低？答：從微觀上看，當(dāng)導(dǎo)體棒運動到豎直位置時，導(dǎo)體棒內(nèi)所有自由電子都有一個隨棒向左運動的速度，由左手定則可知，此時自由電子收到洛倫茲力方向均沿導(dǎo)體棒指向A端，所以A端會聚集大量負(fù)電荷，導(dǎo)致B端多出大量正電荷，由此