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1、第五节电磁感应现象第五节电磁感应现象的两类情况的两类情况本讲稿第一页，共二十页全球震撼首见：中国车载电磁炮全球震撼首见：中国车载电磁炮 2011年年5月月28日日本讲稿第二页，共二十页+-+复习电动势相关知识复习电动势相关知识每一个电动势都对应有一种非静电力每一个电动势都对应有一种非静电力正是正是由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能干电池：干电池：化学作用化学作用 非静电力非静电力本讲稿第三页，共二十页一个闭合电路静止于一个闭合电路静止于磁场中磁场中,由于磁场强弱由于磁场强弱的变化的变化,闭合电路内产闭合电路内产生了感应电动势生了感应电动势.我们我们
2、称之为称之为感生电动势感生电动势。磁场变弱磁场变弱一一.电磁感应现象中的感生电场电磁感应现象中的感生电场感生电动势感生电动势：?非静电力非静电力本讲稿第四页，共二十页（一）、理论探究感生电动势的产生（一）、理论探究感生电动势的产生电流是怎样产生的？电流是怎样产生的？自由电荷为什么会运动？自由电荷为什么会运动？使电荷运动的力难道是变化使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗？的磁场对其施加的力吗？猜想：使电荷运动的力可能是猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力洛伦兹力、静电力、或者是其它力磁场变弱磁场变弱实实 变化变化磁场产生磁场产生电场电场_clip1.wmv验验本讲稿第
3、五页，共二十页（二）（二）英英麦克斯韦认为：麦克斯韦认为：磁场变化时会在周围空间激发一种电场磁场变化时会在周围空间激发一种电场-感生电场感生电场.闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动向运动.产生感应电流（产生感应电流（感生电动势感生电动势）本讲稿第六页，共二十页本讲稿第七页，共二十页本讲稿第八页，共二十页(1)定义定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡涡旋电场旋电场).(3)电场线电场线:是闭合的曲线是闭合的曲线.1、感生电场、感生电场(2)方向方向:就是感生电流的方向就是感生电流的方向.用楞次定律判
4、用楞次定律判断断.（三）、感生电场与感生电动势（三）、感生电场与感生电动势磁场变弱磁场变弱2、感生电动势：、感生电动势：（1）定义：由感生电场产生的感应电动势）定义：由感生电场产生的感应电动势.（2）感生电动势：）感生电动势：感生电场对自由电荷的作用感生电场对自由电荷的作用 非静电力非静电力本讲稿第九页，共二十页3、应用实例-电子感应灯第四代照明灯具：第四代照明灯具：寿命是白炽灯的寿命是白炽灯的100倍，节能倍，节能比传统意义节能灯还节能一倍比传统意义节能灯还节能一倍无电极、无灯丝、高光效、高显色、长寿命无电极、无灯丝、高光效、高显色、长寿命本讲稿第十页，共二十页3、应用实例、应用实例-电子感
5、应加速器电子感应加速器电子感应加速器是用感生电场来加速电电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。它的基本原理如图示，子的一种设备。它的基本原理如图示，上下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有上下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为真空室的俯视图，如果从上向下上图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时
6、，电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流的大小应该怎样变化才能使电子加速？本讲稿第十一页，共二十页二.电磁感应现象中的洛伦兹力 导体切割磁感线时也会产生感应电动势导体切割磁感线时也会产生感应电动势动生电动势动生电动势,该电动势产生的机理是什么该电动势产生的机理是什么?非静电力又与什么有关呢？非静电力又与什么有关呢？动生电动势动生电动势：?非静非静电力电力本讲稿第十二页，共二十页（一）、理论探究动生电动势的产生（一）、理论探究动生电动势的产生思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论1、动生电动势是怎样产生的？、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？、什
7、么力充当非静电力？提提提提 示示示示导体中的自由电荷受到导体中的自由电荷受到 什么力的作用？什么力的作用？导体棒的哪端电势比较高？导体棒的哪端电势比较高？非静电力与洛伦兹力有关吗？非静电力与洛伦兹力有关吗？本讲稿第十三页，共二十页理论分析理论分析：v_fff本讲稿第十四页，共二十页 v_+导体两端产生电势差导体两端产生电势差动生电动势动生电动势动生电动势动生电动势是是导体中的自由导体中的自由电荷在磁场中电荷在磁场中受到受到洛仑兹力洛仑兹力作用的结果。作用的结果。f（二）动生电动势的非静电力与洛伦兹力有（二）动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关关CD本讲稿第十五页，共二十页-UV合合F洛F2F1洛
8、伦兹力分力洛伦兹力分力F1对自由电荷的作用对自由电荷的作用动生电动势：动生电动势：非静电力非静电力探探 究究本讲稿第十六页，共二十页动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势特特点点磁场不变磁场不变，闭合电路的整体，闭合电路的整体或局部在磁场中或局部在磁场中运动运动导致回导致回路中磁通量变化路中磁通量变化闭合回路的任何部分都不闭合回路的任何部分都不动，空间动，空间磁场变化磁场变化导致回路导致回路中磁通量变化中磁通量变化原原因因由于由于S变化变化引起回引起回路中路中 变化变化由于由于B变化变化引起引起回路中回路中 变化变化非静电力是洛仑兹力非静电力是洛仑兹力的分的分力力，由洛仑兹力对运动电，由洛仑
9、兹力对运动电荷作用而产生电动势荷作用而产生电动势变化磁场在它周围空间激发变化磁场在它周围空间激发感生电场，感生电场，非静电力是感生电非静电力是感生电场力场力，由感生电场力对电荷做功，由感生电场力对电荷做功而产生电动势而产生电动势方方向向的的来来源源非非静静电电力力楞次定律楞次定律楞次定律或右手定则楞次定律或右手定则课堂总结课堂总结本讲稿第十七页，共二十页例例1、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将
10、（增大时，小球将（）A、沿顺时针方向运动、沿顺时针方向运动B、沿逆时针方向运动、沿逆时针方向运动C、在原位置附近往复运动、在原位置附近往复运动D、仍然保持静止状态、仍然保持静止状态本讲稿第十八页，共二十页例例2、光滑金属导轨光滑金属导轨L=0.4 m,L=0.4 m,电阻不计电阻不计,均匀变化均匀变化的磁场穿过整个导轨平面的磁场穿过整个导轨平面,如图甲如图甲.磁场的磁感应磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙强度随时间变化的情况如图乙.金属棒金属棒abab的电阻的电阻为为1 1,自自t=0t=0时刻开始从导轨最左端以时刻开始从导轨最左端以v=1 m/sv=1 m/s的的速度向右匀速运动速度向右
11、匀速运动,则则 ()()A.1 sA.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为0.8 V0.8 VB.1 sB.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为1.6 V 1.6 V C.1 sC.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为0.64 N 0.64 N D.1 sD.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为1.28 N1.28 NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙本讲稿第十九页，共二十页例例2、棒、棒L=0.4 m,L=0.4 m,金属棒金属棒abab的电阻为的电阻为1 1 ，B B随随t t变化关变化关系如图乙系如图乙,自自t=0t=0开始从导轨最左以开始从导轨最左以v=1
12、 m/sv=1 m/s右匀速运动右匀速运动,A.1 sA.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为0.8 V B.1 s0.8 V B.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为1.6 V 1.6 V C.1 sC.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为0.64 N D.1 s0.64 N D.1 s末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为1.28 N1.28 NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙（1）本题感应电动势是动生还是感生？）本题感应电动势是动生还是感生？（2）动生电动势的大小如何求解？）动生电动势的大小如何求解？（3）感生电动势的大小如何求解？）感生电动势的大小如何求解？（4）两种电动势在这里是相互加强还是消弱？）两种电动势在这里是相互加强还是消弱？E1BLVE=E1+E2本讲稿第二十页，共二十页