感生電動勢和動生電動勢

關(guān)于感生電動勢和動生電動勢第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)目標

（一）知識與技能1．知道感生電場。2．知道感生電動勢和動生電動勢及其區(qū)別與聯(lián)系。（二）過程與方法通過同學(xué)們之間的討論、研究增強對兩種電動勢的認知深度，同時提高學(xué)習(xí)物理的興趣。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過對相應(yīng)物理學(xué)史的了解，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、尊重知識的良好品德。教學(xué)重點：感生電動勢與動生電動勢的概念。教學(xué)難點：對感生電動勢與動生電動勢實質(zhì)的理解。教學(xué)方法：討論法，講練結(jié)合法教學(xué)用具：多媒體課件第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月一、感應(yīng)電場與感生電動勢1、感應(yīng)電場：變化的磁場在其周圍空間激發(fā)的電場稱為感應(yīng)電場

特征：由于磁場的強弱變化，閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電路中的自由電荷是在感應(yīng)電場作用下定向移動的，即由于感應(yīng)電場的變化，在電路中形成了感應(yīng)磁場，感應(yīng)電場為渦旋電場。注：靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場，靜電場電場線是由正電荷出發(fā)，終于負電荷，電場線是不閉合的，而感應(yīng)電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的。當磁場增強時，產(chǎn)生的感應(yīng)電場是與磁場方向垂直的曲線，如果此空間存在閉合導(dǎo)線，導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力作用下定向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、感應(yīng)電動勢：由感生電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢（導(dǎo)線不動，磁場隨時間變化時在導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢）1）作用：在電路的作用就是電源，其電路就是內(nèi)電路，當它與外電路連接后就會對外電路供電2）產(chǎn)生原因：渦旋電場產(chǎn)生的電場力作為一種非靜電力在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電動勢第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二、洛侖茲力與動生電動勢1、動生電動勢：磁場不變，由導(dǎo)體運動引起磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

2、產(chǎn)生機理：問題1：自由電荷會隨著導(dǎo)線棒運動，并因此受到洛倫茲力，導(dǎo)體中自由電荷的合運動在空間大致沿什么方向運動？（為正電荷）由左手定則可知，自由電荷將受到由C到D的力，所以自由電荷沿導(dǎo)線向下運動第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月問題2：導(dǎo)體棒一直運動下去，自由電荷是否會沿著導(dǎo)體棒一直運動下去嗎？為什么？不會，因為正電荷向D運動，C端將出現(xiàn)過剩負電荷，D端出現(xiàn)過剩正電荷，結(jié)果導(dǎo)體上端電勢低于下端電勢，形成由下端D指向上端C的靜電場，正電荷的力向上，與洛侖茲力方向相反，當F洛=F靜電時，自由電荷不再運動

問題3：導(dǎo)體的棒的哪端電勢比較高？

D端電勢高

問題4：如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向？CD相當于電源，電源內(nèi)部，電流由低電勢流向高電勢，電流方向是C到D

第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月動生電動勢的表達式：作用在單位正電荷的洛倫茲力為

F=F洛/e=vB則動生電動勢為：E=FL=BLv結(jié)論：與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例1、如圖，兩個相連的金屬圓環(huán)，粗金屬圓環(huán)的電阻為細金屬圓環(huán)電阻的一半。磁場垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域，當磁感應(yīng)隨時間均勻變化時，在粗環(huán)里產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則ab兩點間的電勢差為（）A．E/2B．E/3C．2E/3D．E

第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例2、如圖，內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負電小球，整個裝置處于豎直向下的磁場中，當磁場突然增大時，小球?qū)ⅲǎ〢、沿順時針方向運動B、沿逆時針方向運動C、在原位置附近往復(fù)運動D、仍然保持靜止狀態(tài)第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例3、有一面積為S=100cm2的金屬環(huán)，電阻為E=0.1Ω如圖所示，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖所示，且方向垂直環(huán)向里，在t1和t2時間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例4：如圖所示，豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.5T，并且以△B/△t=0.1T/S在變化.水平軌道電阻不計，且不計摩擦阻力，寬0.5m的導(dǎo)軌上放一電阻R0=0.1Ω的導(dǎo)體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質(zhì)量為M=0.2kg的重物，軌道左端連接的電阻R=0.4Ω，圖中的L=0.8m，求至少經(jīng)過多長時間才能吊起重物。第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月六、互感和自感第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月一、互感現(xiàn)象1、定義：當一個電路中的電流發(fā)生變化時，在另一個電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。2、互感電動勢：在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫互感電動勢。3、互感現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化是守恒的4、互感現(xiàn)象的普遍性第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月問題提出：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，線圈中電流變化會在鄰近的電路中產(chǎn)生互感電動勢，同樣在它本身的電路中也會激發(fā)感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。閉合開關(guān)，觀察兩個燈泡會一起亮嗎？第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月歸納總結(jié)：當導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做自感電動勢。第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月討論：斷電自感現(xiàn)象問一：燈泡閃亮一下，說明了什么問題？問二：在開關(guān)斷開這一瞬間，增大的電壓從哪里來的？問三：將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實驗，這時燈泡會再次閃亮嗎？原因分析：略第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月討論：通電自感現(xiàn)象SL第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)、自感系數(shù)1、自感電動勢的大?。鹤愿须妱觿莸拇笮「渌袘?yīng)電動勢的大小一樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中，穿過線圈的磁通量是由電流引起的，故自感電動勢的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、自感系數(shù)：L稱為線圈的自感系數(shù)，簡稱自感或電感。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。單位：亨利(H)1H=103mH=106μH三、磁場的能量第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：如圖，電路甲乙中，電阻R和自感線圈L的電阻都很小，接通S使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則（）A在甲電路中，斷開S，A將漸漸變暗B在甲電路中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗D在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：如圖所示，線圈L的自感系數(shù)很大，且其電阻可以忽略不計，L1L2是兩個完全相同的小燈泡，隨著開關(guān)S