选修3-2-4.5-电磁感应现象的两类情况

4.5电磁感应现象的两类情况第四章电磁感应东海县白塔高级中学高二物理组+++---+++++++++复习电动势电源电动势的作用是提供非静电力使正电荷从负极移向正极。从功能方面来看，由于非静电力克服电场力做功，从而将其他形式的能转化为电势能。磁场变强问题:磁场变化时，在回路中产生感应电流，是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？磁场变强一、感生电场和感生电动势B金属圆环感生电场线19世纪60年代英麦克斯韦认为变化的磁场会在其周围空间激发一种电场--感生电场(涡流电场)如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷在感生电场作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。感生电动势：由感生电场产生的电动势称为感生电动势。一、感生电场和感生电动势磁场变强B金属圆环感生电场线思考：如图：当B增大时，如何来判断感生电场的方向呢？I感生电场是产生感生电动势的原因.磁场变强B金属圆环感生电场线I感生电场的方向如何判断？判断方法：类似感应电流方向的判断方法（楞次定律）；说明：1、感生电场的电场线是闭合曲线与静电场的电场线不同。2、感应电场线所在平面（涡旋面）与磁场方向垂直。感生电动势中的非静电力谁提供？是感生电场对自由电荷的作用力。感生电动势中的能量怎样转化？E其化E电静电场E0感生电场E感起源由静止电荷激发由变化的磁场激发电场线形状电场线为非闭合曲线电场线为闭合曲线感生电场与静电场的区别：静电场为有源场感生电场为无源场共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（）A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力D．以上说法都不对磁场变强例与练AC+如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点；当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？aE感如图,100匝线圈两端A,B与一个电压表相连.线圈内有指向纸内方向磁场,线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化．(1)电压表的读数应该等于多少？(2)请在线圈位置上标出感生电场的方向．(3)Ａ、Ｂ两端，哪端应该与电压表标＋号的接线柱连接？应用实例---电子感应加速器电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。铁芯电子束环形真空管道线圈它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。例1、现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备.它的基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小，方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流和方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？穿过真空室内磁场的方向怎样？电子逆时针运动，等效电流方向如何？使电子加速电场的方向如何？由感生电场引起的磁场是什么方向？电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？N--S顺时针顺时针向下电流变强1、自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，故其运动是向上的。思考与讨论二、电磁感应现象中的洛伦兹力2、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?为什么?自由电荷不会一直运动下去.因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强,当电场力等于洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动.DXXXXXXXXXXXXXXXCLF洛F电VC端电势高DXXXXXXXXXXXXXXXCLF洛F电V导体棒中电流是由D指向C的。此时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了动生电动势。3、导体棒的哪端电势比较高?试求出导体棒C、D两端产生稳定的电压是多少？4、如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的?UqvBqUBLvL动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力5、动生电动势什么力充当非静电力？6、洛伦兹力对自由电荷做功吗？不做功-洛伦兹力分力F1对自由电荷的作用动生电动势：F1为非静电力探究:动生电动势产生的原因F1F2F洛uV合1、由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势叫动生电动势。注意：动生电动势与洛伦兹力有关2、动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力。三、洛伦兹力与动生电动势洛伦兹力是产生动生电动势的原因。动生电动势感生电动势特点磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化原因由于S变化引起回路中变化由于B变化引起回路中变化非静电力与洛仑兹力有关，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势方向的来源非静电力楞次定律楞次定律或右手定则如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（）A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关C．动生电动势的产生与电场力有关D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的例与练vABAB设图中的磁感应强度B=1T，平行导轨宽L=1m，PQ金属棒均以1m/s速度贴着导轨向右运动，R=1Ω，其他电阻不计。（1）运动的导线会产生感应电动势，相当于电源。用电池等符号画出这个装置的等效电路图。（2）通过R的电流方向如何？大小是多少？vPQR如图2所示，小灯泡规格为“2V,4W”，接在光滑水平导轨上，导轨间距为0.1m，电阻不计．金属棒ab垂直搁在导轨上，电阻为1Ω，整个装置处于B＝1T的匀强磁场中．求：(1)为使灯泡正常发光，ab的滑行速度为多大？(2)拉动金属棒ab的外力的功率有多大？d如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B0=0.5T，并且以△B/△t=0.1T/S在增加.水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽d=0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4Ω，图中的L=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物。t=495s