1、临颍一高教学案 第四章 电磁感应 编写：物理组 李占兴15.电磁感应现象的两类情况教学目标1知道感生电动势、动生电动势的概念知道产生感生电动势的非静电力是感生电场的作用产 生动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关2会用楞次定律判断感生电场的方向，用左手定则判断洛伦兹力的方向3知道电磁感府现象遵守能量守恒定律学案自主导学一、电磁感应现象中的感生电场1感生电场：磁场 时在空间激发的 种电场2感生电动势：由 产生的感应电动势3感生电动势中的非静电力就是 对自由电荷的作用思考与讨论存在闭合环形电路的空间，变化的磁场周围存在感牛电场，回路中产生感应电流，那么不存在闭合环形电路的空间，变化的磁场周围是否仍然产
2、生感生电场?二、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时，导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动，并因此受到洛伦兹力2动生电动势：由于 而产生的感应电动势3动生电动势中的非静电力：与 有关疑难导析一、感生电动势与动生电动势的理解1对感生电场的理解英国物理学家麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场感生电场是否存在，取决于有无变化的磁场，与是否存在导体及是否存在闭合回路无关2感生电动势与动生电动势的对比感 生 电 动 势 动 生 电 动 势产 牛 原 因 磁 场 的 变 化 导 体 做 切 割 磁 感 线 运 动移 动 电 荷 的 非 静 电
3、力 感 生 电 场 对 自 由 电 荷 的 电 场力导 体 中 自 由 电 荷 所 受 洛 伦 兹 力 沿 导体 方 向 的 分 力回 路 中 相 当 于 电 源 的 部 分 处 于 变 化 磁 场 中 的 线 圈 部 分 做 切 割 磁 感 线 运 动 的 导 体方 向 判 断 方 法 由 楞 次 定 律 判 断 通 常 由 右 手 定 则 判 断 ， 也 可 由 楞 次定 律 判 断大 小 计 算 方 法 由 E= n/t 计 算 通 常 由 E Blvsin 计 算 ， 也 可 由E=/t 计 算临颍一高教学案 第四章 电磁感应 编写：物理组 李占兴2特别提醒有些情况下，动生电动势和感生
4、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【例 1】如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r00.10，导轨的端点 P、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离 L0.20m有随时间变化的磁场垂直于桌面向下，已知磁感应强度 B 与时间 t 的关系为 Bkt，比例系数k0.020T/s一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在 t0 时刻，金属杆紧靠 p、 Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加速度 a1 m/s
5、2 从静止开始向导轨的另一端滑动，求在 t0.6 s 时金属杆所受的安培力【迁移应用 1】 如图 452 所示，固定于水平桌面上的金属框架 cdef 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒 ab 搁在框架上，可无摩擦滑动此时 adeb 构成一个边长为 L 的正方形，棒的电阻为 r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为 B0. (1)若从 t0 时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为 k，同时保持棒静止求棒中的感应电流，并判断感应电流的方向(2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，求当 tt 1 秒末时需加在垂直棒上的水平拉力为多大?(3)若从 t=0 时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度 v
6、向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化(写出 B 与 t 的关系式)?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(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
7、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，如： 临颍一高教学案 第四章 电磁感应 编写：物理组 李占兴3(3)根据能量守恒列方程求解3电能的三种求解思路(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功(2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等于产生的电能 (3)利用电路特征求解：通过电路中所消耗的电能来计算【例 2】 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为 L，底端接阻值为 R 的电阻将质量为m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为月的匀强磁场垂
8、直，如图所示，除电阻 R 外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则 ( ) A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 gD金属棒向下运动时，流过电阻只的电流方向为 a-bC金属棒的速度为 v 时，所受的安培力大小为 FD电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少【迁移应用 2】 如图所示，虚线框 abcd 内为一矩形匀强的磁场区域，ab2bc，磁场方向垂直于纸面；实线框 abcd是一正方形导线框，ab，边与 ab 边平行，若将导线框匀速地拉离磁场区域，以 W1 表示沿平行于 ab 的方向拉出过程中外力所做的功，W 2 表示以同样速率沿平行于 bc 的方向拉出过程中外力所做的功，
9、则 ( )A.W1=W2 BW 2=2W1C.W1=2W2 DW 2=4W1达标检测1在下图所示的 A、B、C、D 四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是 ( )2在某空间画出了如图虚线圆所示的一组闭合线，这可能是( )A在中心 O 处静止点电荷的等势线B沿 BA 方向恒定电流的磁感线做 功 情 况 能 量 变 化 特 点滑 动 摩 擦 力 做 功 有 内 能 产 生重 力 做 功 重 力 势 能 必 然 发 生 变 化克 服 安 培 力 做 功 必 然 有 其 他 形 式 的 能 转 化 为 电 能 ， 并 且 克 服 安 培 力 做 多 少 功 ， 就 产生 多 少 电 能安 培 力 做
10、正 功 电 能 转 化 为 其 他 形 式 的 能临颍一高教学案 第四章 电磁感应 编写：物理组 李占兴4C沿 AB 方向定向移动电子的磁感线D沿 AB 方向变化的磁场产生的电场线3下列说法中正确的是 ( )A动生电动势的产生与洛伦兹力有关B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关C动生电动势的方向可以由右手定则来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反4某空间出现了图所示的组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是 ( )A沿 AB 方向磁场在迅速减弱B沿 AB 方向磁场在迅速增强C沿 BA 方向磁场在迅速增强D沿 BA 方向磁场在迅速减弱5一根导体棒 ab 放在水平方向的匀强磁场中，导体棒自由落下时，始终保持水平方向且跟磁场方向垂直，如图所示，比较导体棒 ab 两端的电势的高低，有 ( )Aa 端与 b 端的电势相同B.a、b 间的电势差保持不变，a 端较高C.a、b 间的电势差越来越大，a 端较高Da、b 间的电势差越来越大，b 端较高6如图所示，面积为 O.2 m2的 100 匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平 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 R16 ，线圈电阻R24 ，求 a、b 两点间的电压 Uab
