2016-2017学年高中物理人教版选修3-2：第四章 电磁感应 4.5 电磁感应现象的两种情况

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。导体切割磁感线BA哪些办法可以使电路中产生感应电动势？(1)S不变，B变化(2)B不变，S变化开关闭合，改变滑动片的位置BA线圈B相当于电源导体棒AB相当于电源2.每一个电动势都对应有一种非静电力—正是由于非静电力做功把其他形式的能转化为电能。感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?1.电路中电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感应电动势。这种情况下，哪一种作用是非静电力?观察变化磁场产生电场，使圆形线圈中灯泡发光(1)定义：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场)。(3)电场线：是闭合的曲线。(2)方向：就是感生电流的方向，用楞次定律判断。感生电场是产生感生电动势的原因。由感生电场产生的电动势叫感应电动势。感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用。铁芯电子束环形真空管道线圈电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。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。第四代照明灯具：寿命是白炽灯的100倍，节能比传统意义节能灯还节能一倍。B1.如图所示是一水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比增大，设小球在运动过程中所带电荷量不变，则()A.小球受到的向心力大小不变B.小球受到的向心力大小不断增加C.洛伦兹力对小球做了功D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比观察闭合电路导体棒移动，回路中产生电动势，了解动生电动势的本质。1.自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？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，其合运动是斜向上的。××××××××××××××××××××DCF洛v2.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。××××××××××××××××××××DCF电vF洛C端电势高3.导体棒的哪端电势比较高?××××××××××××××××××××DCv××××××××××××××××××××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?IDCvM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。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，但洛伦兹力始终不做功。2.动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力。2.在倾角为θ的两平行光滑长直金属导轨的下端接有一电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计，有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，方向垂直于导轨面向上。质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着导轨面且与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，如图所示。则在此过程中()A.恒力F在数值上等于mgsinθB.恒力F对金属棒ab所做的功等于mghC.恒力F与重力的合力对金属棒ab所做的功等于电阻R上释放的焦耳热D.恒力F与重力的合力对金属棒ab所做的功等于零C解析：金属棒ab沿导轨匀速上滑，合外力为零，恒力F在数值上等于重力沿导轨方向的分力与安培力之和，故A错；动能不变，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势能的增加，克服安培力做的功最终转化为电阻R上释放的焦耳热，故B错；恒力与重力的合力对金属棒做的功等于克服安培力做的功，大小等于电阻R上释放的焦耳热，C对D错。楞次定律楞次定律或右手定则非静电力是洛仑兹力的分力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势由于S变化引起回路中变化由于B变化引起回路中变化非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势磁场不变，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二、洛伦兹力与动生电动势一、感生电场与感生电动势动生电动势的大小：E=BLv1.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________。向上2mg222mgRBL2.如图甲所示，金属棒ab长L=0.4m，电阻大小为1Ω，自t=0开始从导轨最左以v=1m/s向右匀速运动，B随t变化关系如图乙，则()vB/Tt/s0.52011.0甲乙BDA.1s末回路中电动势为0.8VB.1s末回路中电动势为1.6VC.1s末ab棒所受磁场力为0.64ND.1s末ab棒所受磁场力为1.28N3.如图甲所示，两根足够长的直金属导体MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的最大速度。解：(1)重力mg，方向竖直向下；支持力FN，方向垂直斜面向上；安培力F，平行斜面向上，如图所示。(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中电流I＝ER＝BLvRab杆所受安培力F＝BIL＝B2L2vRab杆所受安培力F＝BIL＝B2L2vR根据牛顿运动定律，有ma＝mgsinθ－F＝mgsinθ－B2L2vR解得a＝gsinθ－B2L2vmR。(3)当B2L2vR＝mgsinθ时，ab杆达到最大速度vm，vm＝mgRsinθB2L2。