電磁感應中的能量轉化與守恒

關于電磁感應中的能量轉化與守恒第一章《電磁感應》1.5電磁感應中的能量轉化與守恒第2頁,共14頁，2024年2月25日，星期天教學目標

（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，同時提高學習物理的興趣。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過對相應物理學史的了解，培養(yǎng)熱愛科學、尊重知識的良好品德。教學重點：感生電動勢與動生電動勢的概念。教學難點：對感生電動勢與動生電動勢實質的理解。教學方法：討論法，講練結合法教學用具：多媒體課件第3頁,共14頁，2024年2月25日，星期天一、感應電場與感生電動勢1、感應電場：變化的磁場在其周圍空間激發(fā)的電場稱為感應電場

特征：由于磁場的強弱變化，閉合電路中產生了感應電流，電路中的自由電荷是在感應電場作用下定向移動的，即由于感應電場的變化，在電路中形成了感應磁場，感應電場為渦旋電場。

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，而感應電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的。當磁場增強時，產生的感應電場是與磁場方向垂直的曲線，如果此空間存在閉合導線，導體中的自由電荷就會在電場力作用下定向移動，而產生感應電流第4頁,共14頁，2024年2月25日，星期天2、感應電動勢：由感生電場使導體產生的電動勢叫感生電動勢（導線不動，磁場隨時間變化時在導線產生的感應電動勢）1）作用：在電路的作用就是電源，其電路就是內電路，當它與外電路連接后就會對外電路供電2）產生原因：渦旋電場產生的電場力作為一種非靜電力在導體中產生感生電動勢第5頁,共14頁，2024年2月25日，星期天二、洛侖茲力與動生電動勢1、動生電動勢：磁場不變，由導體運動引起磁通量的變化而產生的感應電動勢2、產生機理：問題1：自由電荷會隨著導線棒運動，并因此受到洛倫茲力，導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，所以自由電荷沿導線向下運動第6頁,共14頁，2024年2月25日，星期天問題2：導體棒一直運動下去，自由電荷是否會沿著導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，結果導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：導體的棒的哪端電勢比較高？

D端電勢高

問題4：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？CD相當于電源，電源內部，電流由低電勢流向高電勢，電流方向是C到D

第7頁,共14頁，2024年2月25日，星期天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結論：與法拉第電磁感應定律得到的結果一致第8頁,共14頁，2024年2月25日，星期天例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，當磁感應隨時間均勻變化時，在粗環(huán)里產生的感應電動勢為E，則ab兩點間的電勢差為（）A．E/2B．E/3C．2E/3D．E

第9頁,共14頁，2024年2月25日，星期天例2、如圖，內壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內有一帶負電小球，整個裝置處于豎直向下的磁場中，當磁場突然增大時，小球將（）A、沿順時針方向運動B、沿逆時針方向運動C、在原位置附近往復運動D、仍然保持靜止狀態(tài)第10頁,共14頁，2024年2月25日，星期天例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，環(huán)中感應電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？第11頁,共14頁，2024年2月25日，星期天例4：如圖所示，豎直向上的勻強磁場，磁感應強度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的導軌上放一電阻R0=0.1Ω的導體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質量為M=0.2kg的重物，軌道左端連接的電阻R=0.4Ω，圖中的L=0.8m，求至少經過多長時間才能吊起重物。第12頁,共14頁，