4.5电磁感应现象的两类情况

《电磁感应现象的两类情况》教学目标1．知道感生电场。2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。1.什么是电源？2.什么是电动势？复习电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值，叫做电源的电动势。说明：电路中电源电动势对电流的作用，实际上是某种非静电力对自由电荷的作用：“推动”或“阻碍”思考：在电磁感应现象中，哪一种作用扮演了非静电力的角色？一：感生现象若换成木环，是否有电流？金属环与木环的区别是什么？已知圆形匀强磁场，均匀增强金属环中产生的电流方向如何？若无任何环，驱动电荷定向移动的因素是否存在？金属环中有自由电子存在驱动电子运动的看不见的物质-----电场；磁场变化时，在空间中激发的电场叫感应电场也叫感生电场。B↑一、电磁感应现象中的感生电场1、感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的；感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。磁场变强思考：如何确定感生电场的方向？感生电场的方向与感应电流的方向相同。用楞次定律判断2、感生电动势：感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势导线不动，磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的电场力。感生电动势的方向判断：楞次定律—四指指向正极感生电动势产生机理：变化B→感生E→电场力Eq→做功→产生电动势W非=E感q·L(电场线长度）Ɛ=W非/q=E感·L(电场线长度）半径为R的圆周上：Ɛ=Δφ/Δt=ΔB/Δt×πR2=E感×2πR=2BREt感感生电场的场强与感生电动势计算B+q设感生电场电场力推动电荷沿着电场线运动L弧长Ɛ=W非/q半径为R的匀强磁场以恒定的变化率ΔB/Δt均匀增强，沿磁场边缘产生多大的电动势？磁场边缘处感生电场的场强多大？圆形磁场区域B均匀变化时，计算电动势的方法应用：电子感应加速器电子感应加速器原理磁场均匀增强：B=Kt得到圆周R处感应电场强度：E=KR/2，电子Eq=ma电子在沿电场线方向上均匀加速：V=at=KRqt/2m电子轨迹半径R,空腔轨迹处磁场为B1，t时刻，受洛伦兹力充当向心力：B1qV=mV2/R,得空腔处：B1=kt/2=B/2，此情况下，就可以保证电子在半径为R的圆上做加速运动，实现感应加速的要求。应用：感应加速器电磁铁的中心处B=kt此处电磁铁B1B1=Kt/2=B/2二：动生现象××××××××××××××××CDV---1、导体刚向右运动瞬时，电子如何运动？2、电子受洛伦兹力向什么方向？3、电子在导体两端积累，会形成电场，电子能一直向一端运动么？稳定时，电子受的各力的关系如何？4、导体棒上哪端电势高？高多少？与感应电动势的计算式是否相同？微观分析：求“切割”感应电动势的方法一电荷在导线两端积累，稳定时，静电力等于洛伦兹力的分力F11UeFBeVLUBLVE得到：二、电磁感应现象中的洛伦兹力1.动生电动势：由于导体切割磁感线运动而产生的电动势动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。产生机理一：导体切割B运动→导体中电荷受洛伦兹力F→在导线上形成定向移动→产生感应电动势探讨：-洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量※洛伦兹力做功吗？※能量是怎样转化的呢？uV合BV合qF1—动力F2—阻力F1=eBVW非=F1L=eBVL感应电动势E=W非/e=F1·L/e=BLv┴=BLV2.动生电动势的大小：微观分析：求“切割”电动势的方法二根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功,作用在单位正电荷上的洛伦兹力的分力F1为F1=e·B·v┴=eBV动生电动势为：E=W非/e=F1·L/e=BLv┴=BLVE=BLV与法拉第电磁感应定律得到的结果一致动生电动势方向判断：右手定则---四指指向正极小结感生电动势和动生电动势感生电场:由变化的磁场激发的电场.感生电动势:由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势.动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势.练习1.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AC练习2.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AB即学即练1如图7所示，面积为0.2m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面．磁感应强度随时间变化的规律是B＝(6－0.2t)T，已知电路中的R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容C＝30μF，线圈A的电阻不计，求：(1)闭合S后，通过R2的电流大小及方向；(2)闭合S一段时间后，再断开S.S断开后通过R2的电荷量是多少？图7例一题型一电学综合题：ΔΦ现象E=ΔΦ/Δt的应用电流流经R的方向如何？图164．如图16所示，两光滑平行导轨MN、PQ水平放置在匀强磁场中，间距为L，磁感应强度为B的磁场与导轨所在平面垂直．质量为m的金属棒ab垂直导轨且可沿导轨自由移动，导轨左端M、P接一定值电阻，其阻值为R，金属棒ab和导轨电阻均不计．现将金属棒ab沿导轨由静止向右拉使之平动，保持拉力的功率恒定，金属棒ab最终以速度3v做匀速运动．求：(1)金属棒匀速运动时，拉力的大小；(2)在此过程中，当ab的速度为v时的加速度的大小．例题：如图题型二力电综合题-变速切割现象解析(1)当棒ab以3v匀速运动时，有F＝F安①F安＝BIL②I＝ER＝3BLvR③由①②③式得F＝3B2L2vR.(2)当ab的速度为3v时，拉力的功率为P＝F·3v＝3B2L2vR·3v＝9B2L2v2R，答案(1)3B2L2vR(2)8B2L2vRm当ab的速度为v时，有拉力F′＝Pv＝9B2L2vR又F安′＝BI′L＝BL·BLvR，所以a＝F′－F安′m＝8B2L2vRm