4.5电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况第四章电磁感应第5节——感生电动势和动生电动势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。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、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，也叫涡旋电场。2.感生电场的作用：扮演非静电力，使导体产生感生电动势。3.感生电场的方向：即正电荷定向移动的方向，可以由楞次定律，结合右手螺旋定则来判定。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4.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。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。思考2：产生动生电动势的非静电力是什么提供的？二、电磁感应现象中的洛伦兹力××××××××××××××××××××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。RBrPMNaQbv（1）a1.5V（2）0.1N（3）0.1J0.1J例1：如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长L=0.5m，其电阻为r＝1.0Ω，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。（1）ab哪点电势高?ab两点间的电压多大？（2）维持ab做匀速运动的外力多大？（3）ab向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？例2：如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，并且以△B/△t=0.1T/S在变化.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。495S1.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