寧夏回族自治區(qū)銀川市六盤山高級(jí)中學(xué)高中物理人教版選修3-2課件第四章第5節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種情況（25張）

物理選修3-2第四章

第5節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種情況每一個(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他形式的能轉(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?1.什么是電源？電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

2.干電池中的非靜電力是什么？化學(xué)作用。導(dǎo)體切割磁感線動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)電鍵閉合，改變滑動(dòng)片的位置感生電動(dòng)勢(shì)AB相當(dāng)于電源線圈B相當(dāng)于電源磁場(chǎng)變化引起的電動(dòng)勢(shì)

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)。這種情況下，哪一種作用是非靜電力?一、感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)變強(qiáng)理論探究感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生電流是怎樣產(chǎn)生的？自由電荷為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？你認(rèn)為是那種力？為什么？猜想：使電荷運(yùn)動(dòng)的力可能是洛

倫茲力、靜電力、或者是其它力磁場(chǎng)變強(qiáng)磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng)---感生電場(chǎng)閉合導(dǎo)體中的自由電荷在這種電場(chǎng)力的作用下做定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流（感生電動(dòng)勢(shì)）感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。感生電場(chǎng)的方向類似感應(yīng)電流的方向判定方法----楞次定律、安培定則（英）麥克斯韋的觀點(diǎn)(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)

)。(3)

電場(chǎng)線：是閉合的曲線。（靜電場(chǎng)電場(chǎng)線是非閉合曲線）1.感生電場(chǎng)(2)

方向：就是感生電流的方向，用楞次定律判斷。一、感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的原因。2.感生電動(dòng)勢(shì)由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。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。3.應(yīng)用實(shí)例

鐵芯電子束環(huán)形真空管道線圈(1)電子感應(yīng)加速器：電子感應(yīng)加速器是用感生電場(chǎng)來加速電子的一種設(shè)備。

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。由圖知電子沿什么方向運(yùn)動(dòng)穿過真空室內(nèi)磁場(chǎng)的方向電子感應(yīng)加速器工作原理要使電子沿此方向加速，感生電場(chǎng)的方向如何豎直向上由感生電場(chǎng)引起的磁場(chǎng)方向如何向下故原磁場(chǎng)應(yīng)增強(qiáng)，即電流在增大。順

時(shí)

針逆

時(shí)

針第四代照明燈具：壽命是白熾燈的100倍，節(jié)能比傳統(tǒng)意義節(jié)能燈還節(jié)能一倍。(2)電子感應(yīng)燈無電極、無燈絲、高光效、高顯色、長(zhǎng)壽命二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生思考與討論1.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是怎樣產(chǎn)生的？2.什么力充當(dāng)非靜電力？提示：★導(dǎo)體中的自由電荷隨棒一起運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到什么力的作用？★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電F洛v＋＋--ＣlＤ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)電流的能量※洛倫茲力做功嗎？※能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？UωF洛F2F1其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能1.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)。

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。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。二、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電源的部分變化磁場(chǎng)中的線圈部分切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體原因方向非靜

電力

的來

源導(dǎo)體切割磁感線

變化磁場(chǎng)B變化引起

變化變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)感生電場(chǎng)，非靜電力是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷做功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)非靜電力是洛侖茲力的分力，由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)楞次定律楞次定律或右手定則課堂總結(jié)相當(dāng)于電源的部分原因非靜

電力

的來

源例題：如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動(dòng)，其電阻為r，長(zhǎng)為L(zhǎng)，串接電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B，當(dāng)ab以V向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中，求：（1）ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（2）ab間的電壓。（3）保證ab勻速運(yùn)動(dòng)，所加外力F。（4）在t秒內(nèi)，外力做的功；（5）在t秒內(nèi)，ab上產(chǎn)生的電熱，電阻R上產(chǎn)生的電熱。變形拓展1：水平光滑導(dǎo)軌間距L=1m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1T，定值電阻R=2Ω，導(dǎo)體棒MN的電阻r=0.5Ω，MN與導(dǎo)軌良好接觸，其它部分電阻不計(jì)?，F(xiàn)MN在F=2N的水平向右恒力作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)。求：MN棒可以達(dá)到的最大速度是多少？提示：MN中的感應(yīng)電流方向？導(dǎo)體MN哪端電勢(shì)高？MN所受安培力的方向？MN做什么運(yùn)動(dòng)？×××××LMN××××××××××××××××××××RF變形拓展2：導(dǎo)體棒MN在光滑水平導(dǎo)軌上，以恒定速率V向右運(yùn)動(dòng)，外電阻為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向如圖所示，下列說法正確的是：×××××LMN××××××××××××××××××××RVA、導(dǎo)體棒MN中的電流強(qiáng)度與速度V成正比B、導(dǎo)體棒MN受到的安培力與速度V成正比C、電阻R上產(chǎn)生的熱功率與速度V的平方成正比D、外力對(duì)MN做功的功率與V的平方成正比E、保持MN勻速運(yùn)動(dòng)所需的外力與與速度V成正比F、保持MN勻速運(yùn)動(dòng)所需的外力與與速度R成反比1.如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，另外兩根與上述光滑導(dǎo)軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動(dòng)，則ab桿應(yīng)向_______運(yùn)動(dòng)，速度大小為_______，作用于ab桿上的外力大小是_____。向上2mg

2.在傾角為θ的兩平行光滑長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的下端接有一電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計(jì)，有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)與兩金屬導(dǎo)軌平面垂直，方向垂直于導(dǎo)軌面向上。質(zhì)量為m，電阻可不計(jì)的金屬棒ab，在沿著導(dǎo)軌面且與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度為h，如圖所示。則在此過程中(

)A.恒力F在數(shù)值上等于mgsinθB.恒力F對(duì)金屬棒ab所做的功等于mghC.恒力F與重力的合力對(duì)金屬棒ab所做的功等于電阻R上釋放的焦耳熱D.恒力F與重力的合力對(duì)金屬棒ab所做

的功等于零C解析：金屬棒ab沿導(dǎo)軌勻速上滑，合外力為零，恒力F在數(shù)值上等于重力沿導(dǎo)軌方向的分力與安培力之和，故A錯(cuò)；動(dòng)能不變，拉力做功等于克服重力和安培力做功，克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加，克服安培力做的功最終轉(zhuǎn)化為電阻R上釋放的焦耳熱，故B錯(cuò)；恒力與重力的合力對(duì)金屬棒做的功等于克服安培力做的功，大小等于電阻R上釋放的焦耳熱，C對(duì)D錯(cuò)。

3.如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)體MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)。M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出ab桿下滑過程中某時(shí)刻的受力示意圖；(2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大??；(3)求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的最大速度。補(bǔ)充1：（感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)）如圖甲所示，金屬棒

ab長(zhǎng)L=0.4m，電阻大小為1Ω

，自t=0開始從導(dǎo)軌最左端以v=1m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)，B

隨t

變化關(guān)系如圖乙，則()vB/Tt/s0.52011.0甲乙BDA.1s末回路中電動(dòng)勢(shì)為0.8V