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——感生电动势和动生电动势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。3.干电池中的非静电力是什么？化学作用。说明：电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷的作用。1.哪些办法可以使电路中产生感应电动势？电键闭合，改变滑动片的位置①S不变，B变化——感生电动势线圈B相当于电源导体切割磁感线②B不变，S变化——动生电动势AB相当于电源+++---+++++++++2.当电源是电池时，电荷在外电路和内电路中是靠什么力运动的？注：电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。化学作用就是我们所说的非静电力思考1：①产生感生电动势的非静电力是什么提供的？E感B原↑I感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：变化的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，把它叫做感生电场。E感一一B原②没有导体，有感生电场吗？导体有何作用？有感生电场，导体提供了自由电荷。一、感生电场与感生电动势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，而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。2、感生电动势：由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）3.感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用。〔英〕麦克斯韦认为磁场变化时会在周围空间激发一种电场-----感生电场闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动产生感应电流（感生电动势）感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。感生电场的方向类似感应电流方向的判定----楞次定律由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势练习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22．某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是()A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向仙桃一中印来平例题：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。当电磁铁线圈电流的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？分析：电磁铁中的电流应该由小变大。实际应用电子感应加速器穿过真空室内磁场的方向由图知电子沿什么方向运动要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何由感生电场引起的磁场方向如何竖直向上逆时针顺时针向下原磁场在增强，即电流在增大。一、感生电场与感生电动势例1：如图面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（2）求流过R1的电流；（3）a、b两点间电压Uab思考2：产生动生电动势的非静电力是什么提供的？仙桃一中印来平思考与讨论二、洛伦兹力与动生电动势××××××××××××××××××××v___fffCD××××××××××××××××××××v___+++fCD××××××××××××××××××××CD1.导体棒中自由电荷受到的洛伦兹力沿什么方向？－f1v2f2v1fv2.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？洛伦兹力做功吗？××××××××××××××××××××v___+++fCDCD－f1v2f2v1fv-﹢﹢﹢---Ee自由电荷不会一直运动下去。当电场力等于洛伦兹力f1时，自由电荷不再定向运动。同时f2消失,电动势稳定。3.导体棒的哪端电势比较高？××××××××××××××××××××v___+++fCD-导体棒就是电源，如果外接用电器，则电流将从C端外流出，即C端电势高。M4.如果外接用电器，导体棒中电流即电源内部电流(即电动势的方向）是沿什么方向的？由D指向C的。5.导体棒接用电器后，要继续做匀速运动时还需要外力推动吗？受向左的安培力作用，需要外力。F安F外M洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。f1扮演了非静电力，做了多少功，就转化出了多少电能。6.能量是怎样转化的呢？CD－f1f2v2v1﹢﹢﹢---EeM注：f2宏观表现为安培力，克服安培力做了多少功，就知道产生了多少电能。VLMN×××××××××××××××××××××××××R例题：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：（1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？（2）导体MN受到的外力的大小和方向？（3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？（4）在此过程中感应电流做功是多少？结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热量产生。实际应用××××××××××××××××××××××××××××××××GBAVF安课本图4.3-6中，导体棒运动产生动生电动势，因而在闭合回路中有感应电流通过。可判断出安培力阻碍物体运动，导体棒克服安培力做功。★力做功是能量转化的量度，在电磁感应现象中，安培力做功是________能转化的量度。1：判断感应电流方向2：判断安培力方向右手定则左手定则电动生电动势和感生电动势1、动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势.2、感生电场:由变化的磁场激发的电场.3、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.感应电动势：感生电动势动生电动势课堂总结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3.如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向_______运动，速度大小为_______，作用于ab杆上的外力大小是________。222LBmgR向上2mg结束