選修3-2第四章電磁45感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用課件

1、選修3-2第四章電磁感應(yīng)4.5電磁感應(yīng)的應(yīng)用10/15/20221選修3-2第四章電磁感應(yīng)4.5電磁感應(yīng)的應(yīng)用10/11/20 教學(xué)目標(biāo)10/15/20222 教學(xué)目標(biāo)10/11/2022 復(fù)習(xí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？10/15/20223 復(fù)習(xí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)10/11/20 新課教學(xué)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一感生電動(dòng)勢(shì)二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)10/15/20224 新課教學(xué)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)10/11/20224 1感生電場(chǎng)： 變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)是一種非保守場(chǎng)，其電場(chǎng)線是無始無終的閉合曲線。10/15/20225 1感生電場(chǎng)： 變化的磁場(chǎng)在其周

2、圍空間10/15/2022610/11/20226實(shí)驗(yàn)電鍵閉合，改變滑動(dòng)片的位置線圈B相當(dāng)電源感生電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)變化引起的電動(dòng)勢(shì)10/15/20227實(shí)驗(yàn)電鍵閉合，改變滑動(dòng)片的位置線圈B相當(dāng)電源感生電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)變 3動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)AB相當(dāng)電源10/15/20228 3動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)A回顧電荷在外電路和內(nèi)電路中的運(yùn)動(dòng)。abcd化學(xué)作用就是我們所說的非靜電力電源電動(dòng)勢(shì)的作用是某種非靜電力對(duì)自由電荷的作用?，F(xiàn)在什么力是非靜電力？10/15/20229回顧電荷在外電路和內(nèi)電路中的運(yùn)動(dòng)。abcd化學(xué)作用就是我們所1）、什么力充當(dāng)非靜電力？導(dǎo)體中的自由電荷受到 什么力的作

3、用？導(dǎo)體棒的哪端電勢(shì)比較高？非靜電力與洛倫茲力有關(guān)嗎？F洛- -當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒內(nèi)部的自由電子要受到洛倫茲力作用，在洛侖茲力作用下電子沿導(dǎo)線向D 端定向運(yùn)動(dòng)，使D端和C端出現(xiàn)了等量異種電荷，D為負(fù)極（低電勢(shì)），C為正極（高電勢(shì)）則導(dǎo)體CD相當(dāng)一個(gè)電源。 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。C洛倫茲力電場(chǎng)力電場(chǎng)力10/15/2022101）、什么力充當(dāng)非靜電力？導(dǎo)體中的自由電荷受到 什么力的作10/15/20221110/11/202211探討：-洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的作用。即外力克服洛倫茲力的一個(gè)分量F2所做的功，通過另一個(gè)分量F1轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電

4、流的能量洛倫茲力做功嗎？能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？UF洛F2F110/15/202212探討：-洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的作用。即一、電磁感應(yīng)中的電路問題 1. 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于一個(gè)電源，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于電源電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體的電阻等效于電源的內(nèi)阻。2. 電源內(nèi)部電流的方向是從負(fù)極流向正極，即從低電勢(shì)流向高電勢(shì)。3. 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體跟用電器連接，可以對(duì)用電器供電，由閉合電路歐姆定律求解各種問題.4. 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體跟電容器連接，可對(duì)電容器充電，穩(wěn)定后，電容器相當(dāng)于斷路，其所帶電量可用公式Q=CU來計(jì)算5. 解決電磁感應(yīng)中的電路問題，必須按題意分清內(nèi)外

5、電路畫出等效電路圖，其余問題為電路分析和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用?！窘忸}思路】10/15/202213一、電磁感應(yīng)中的電路問題 1. 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)如圖所示，電阻Rab=1的導(dǎo)體棒ab沿著水平放置的光滑導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng)，線框中接有電阻R=4，線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，線框的寬度L=0.1m，運(yùn)動(dòng)的速度v=5m/s，線框的電阻不計(jì)A.電路abcd中相當(dāng)于電源的部分是_； _相當(dāng)于電源的正極。B.電源的電動(dòng)勢(shì)即產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=_V,電路abcd中的電流 I=_A. C.導(dǎo)體ab所受安培力的大小F=_N.D.外力做功的功率P=Fv=_W.【例題1】a

6、RdcbBaba511510/15/202214如圖所示，電阻Rab=1的導(dǎo)體棒ab沿著水平放置的光滑導(dǎo)線例題2（2003.上海）粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行，現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在移動(dòng)過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是（ ）BABCDvababvabvabv10/15/202215例題2（2003.上海）粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框 1 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決這類電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，不

7、僅要應(yīng)用電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左右手定則、安培力的計(jì)算公式等，還要應(yīng)用力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等。要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來應(yīng)用。 2 由于導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，也就是說 導(dǎo)體所受安培力與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度，所以對(duì)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體進(jìn)行要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題10/15/202216 1 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，常常以一個(gè)導(dǎo)體棒在滑軌上運(yùn)動(dòng)的問題形式出現(xiàn)。這種情況有兩種類型。（1）“電動(dòng)電”類型（2）“動(dòng)電動(dòng)”類型10/15/202217電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，常常以一

8、個(gè)導(dǎo)體棒在滑軌上運(yùn)動(dòng)的問題形式（1）“電動(dòng)電”類型：【分析】剛閉合開關(guān)S時(shí)，棒ab因電而動(dòng)，其所受的安培力F安=BLE/R,方向向右，此時(shí)具有最大的加速度am=BLE/(mR)。然而，ab棒一旦產(chǎn)生速度，則因動(dòng)而電，立即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。因速度決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源的電動(dòng)勢(shì)反接又導(dǎo)致電流減小，從而使安培力減小，不難分析出，ab棒做的是一種復(fù)雜的變加速運(yùn)動(dòng)。但是當(dāng)F安=0是，ab的速度將達(dá)到最大值，且vm=E/(BL),即可知：ab棒的收尾狀態(tài)為勻速運(yùn)動(dòng)。E10如圖所示，光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)；一長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R、質(zhì)量為m的金屬棒ab放置在兩導(dǎo)軌

9、之上；導(dǎo)軌左端接內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源形成回路，整個(gè)裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)，并與開關(guān)S串接。求：當(dāng)閉合開關(guān)S后，棒ab運(yùn)動(dòng)的最終速度。BMNPQ a b S E 10/15/202218（1）“電動(dòng)電”類型：【分析】剛閉合開關(guān)S時(shí)，棒ab如圖所示，AB、CD是兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的AC端連接一個(gè)阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑。求導(dǎo)體ab下滑的最大速度vm；（導(dǎo)軌和金屬棒

10、的電阻都不計(jì)。）（2）“動(dòng)電動(dòng)”類型：10/15/202219如圖所示，AB、CD是兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間 電磁感應(yīng)中的能量問題1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是不同形式能量轉(zhuǎn)化的過程。產(chǎn)生和維持感應(yīng)電流的存在的過程就是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流電能的過程。2.安培力做正功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量的過程,安培力做多少正功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量3.安培力做負(fù)功的過程是其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能的過程,克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能.4.導(dǎo)體在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前，外力移動(dòng)導(dǎo)體所做的功，一部分用于克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應(yīng)電流的電能或最后轉(zhuǎn)化為焦耳熱.，另一部分用于增加導(dǎo)體的動(dòng)能。5.導(dǎo)體在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，外力移動(dòng)導(dǎo)體所做的功，全部用于克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應(yīng)電流的電能并最后轉(zhuǎn)化為焦耳熱.6.用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問題,只需要從全過程考慮,不涉及電流產(chǎn)生過程的具體的細(xì)節(jié),可以使計(jì)算方便,解題簡(jiǎn)便.10/15/202220 電磁感應(yīng)中的能量問題1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是不動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量變化閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)變化導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于S變化引起回路中變化由于B變化引起回路中變化非