单击此处编辑母版文本样式,第四章,第五节,高中新课程,学习指导,人教版,物理,选修,3-2,第五节电磁感应现象的两类情况,第四章,第五节电磁感应现象的两类情况 第四章,电磁感应现象中的感生电场,1,感生电场,(1),产生,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：,_,的磁场能在周围空间激发,_,，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做,_,。,(2),特点,感生电场线与磁场方向,_,。感生电场的强弱与磁感应强度的,_,有关。,变化,电场,感生电场,垂直,变化率,电磁感应现象中的感生电场1感生电场变化电场感生电场垂直变化,2,感生电动势,(1),感生电场的作用,感生电场对自由电荷的作用就相当于电源内部的非静电力。,(2),感生电动势,磁场变化时，感应电动势是由,_,产生的，它也叫感生电动势。,3,感生电场的方向,磁场变化时，垂直磁场的闭合环形回路,(,可假定存在,),中,_,的方向就表示感生电场的方向。,感生电场,感应电流,2感生电动势感生电场感应电流,电磁感应现象中的洛伦兹力,1,成因,导体棒做切割磁感线运动，导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动，并因此受到,_,。,2,动生电动势,(1),定义：如果感应电动势是由于,_,产生的，它也叫做动生电动势。,(2),非静电力：动生电动势中，非静电力是,_,沿导体棒方向的分力。,洛伦兹力,导体运动,洛伦兹力,电磁感应现象中的洛伦兹力1成因洛伦兹力导体运动洛伦兹力,3,导体切割磁感线时的能量转化,当闭合电路的一部分导体切割磁感线时，回路中产生感应电流，导体受到安培力的作用。,_,阻碍导体的切割运动，要维持匀速运动，外力必须,_,，因此产生感应电流的过程就是,_,的能转变为电能的过程。,安培力,克服安培力做功,其他形式,安培力克服安培力做功其他形式,重点难点突破,重点难点突破,一、感生电动势与动生电动势,1,对感生电场的理解,(1),变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关。如果在变化的磁场中放一个闭合电路，电路中的自由电荷在感生电场作用下，做定向移动，形成电流。在这种情况下所谓的非静电力就是感生电场的作用。,(2),感生电场是电场的一种形式，是客观存在的一种特殊物质。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,(3),感生电场可用电场线形象描述，但感生电场的电场线是闭合曲线，所以感生电场又称为涡旋电场。这一点与静电场不同，静电场的电场线不闭合。,(4),感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的静止小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将,(,),A,沿顺时针方向运动,B,沿逆时针方向运动,C,在原位置附近往复运动,D,仍然保持静止状态,答案：,A,如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有,解析：,在此空间中，没有闭合导体，但磁场的变化，使空间产生感生电场。当磁场增大时，由楞次定律和右手螺旋定则知，感生电场沿逆时针方向，带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动，故选项,A,正确。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,2,对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解,(1),运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度,v,运动，而且还沿导体以速度,u,做定向移动，如图所示。因此，导体中的电子的合速度,v,合,等于,v,和,u,的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为,F,合,e,v,合,B,，,F,合,与合速度,v,合,垂直。,2对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解,(2),从做功角度分析，由于,F,合,与,v,合,垂直，所以它对电子不做功。,更具体地说，,F,合,的一个分量是,F,1,e,v,B,，这个分力做功，产生动生电动势。,F,合,的另一个分量是,F,2,euB,，阻碍导体运动，做负功。可以证明两个分力,F,1,和,F,2,所做功的代数和为零。结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力,F,2,所做的功能通过另一个分力,F,1,转化为能量。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,3,感生电动势与动生电动势的对比,3感生电动势与动生电动势的对比,特别提醒：,有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性。例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生的是动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用。鸽子体内的电阻大约为,10,3,，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势。这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向。若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为,0.510,4,T,。鸽子以,20m/s,速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为,(,),研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用。鸽子体内的电阻,A,30mV,B,3mV,C,0.3mV,D,0.03mV,答案：,C,解析：,鸽子两翅展开可达,30cm,左右，所以,E,BL,v,0.5,10,4,0.3,20V,0.3mV,。,A30mVB3mV,二、电磁感应现象中的能量转化与守恒,1,电磁感应现象中的能量转化方式,(1),与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。,(2),与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做多少功，就产生多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。,二、电磁感应现象中的能量转化与守恒,2,求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路,(1),分析回路，分清电源和外电路。,在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路。,(2),分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化。,(3),根据能量守恒列方程求解。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,(,吉林省实验中学北校,2013,2014,学年高二上学期检测,),把导体匀速拉上斜面，如图所示，则下列说法正确的是,(,不计棒和导轨的电阻，且接触面光滑，匀强磁场磁感应强度,B,垂直框面向上,)(,),(吉林省实验中学北校20132014学年高二上学期检测)把,A,拉力做的功等于棒的机械能的增量,B,拉力对棒做的功等于棒的动能的增量,C,拉力与棒受到的磁场力的合力为零,D,拉力对棒做的功与棒克服重力做的功之差等于回路中产生的电能,答案：,D,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,解析：,根据能量转化和守恒定律，分析得到：拉力做的功等于棒的机械能的增量与电路中产生的电能之和，故,A,错误，,B,错误；拉力的大小等于棒受到的磁场力和重力沿斜面向下的分力之合，故,C,错误；根据功能关系可知：拉力、磁场力和重力所做总功为零，则拉力对棒的功与棒克服重力做的功之差等于棒克服磁场力做的功，而棒克服磁场力做的功等于回路中产生的电能，故,D,正确。,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,对感生电动势的理解及应用,对感生电动势的理解及应用,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,答案：,10s,点评：,本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于变化率是定值，因此,E,、,I,均为恒量。但,ab,杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。,答案：10s,如图所示，质量为,M,的导体棒,ab,，垂直放在相距为,l,的平行光滑金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角为,，并处于磁感应强度大小为,B,、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为,d,的平行金属板，,R,和,R,x,分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。,对动生电动势的理解及应用,如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光,(1),调节,R,x,R,，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流,I,及棒的速率,v,。,(2),改变,R,x,，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为,m,、带电量为,q,的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的,R,x,。,(1)调节RxR，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,电磁感应中的电路与能量转化问题,电磁感应中的电路与能量转化问题,电磁感应现象的两类情况-ppt课件,答案：,(1)0.6V,(2)0.04kg,(3)0.58J,答案：(1)0.6V(2)0.04kg(3)0.58J,