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1、第五节第五节 电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况+-+回顾电荷在外电路和内电路中的运动。回顾电荷在外电路和内电路中的运动。电源电动势的作用是某种电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。非静电力对自由电荷的作用。化学作用就是我们化学作用就是我们所说的非静电力所说的非静电力问题问题:感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?导体切割磁感线导体切割磁感线动生电动势动生电动势电键闭合，改变滑动片的电键闭合，改变滑动片的位置位置感生电动势感生电动势ABABABAB相当于电源相当于电源相当于电源相当于电源线圈线圈B B相当相当于电源于电源磁场变
2、化引磁场变化引起的电动势起的电动势理论探究感生电动势的产生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强磁场变强英英麦克斯韦认为：麦克斯韦认为：磁场变化时会在周围空间激发磁场变化时会在周围空间激发一种电场一种电场-感生电场感生电场闭合导体中的自由电荷在这种闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动电场下做定向运动产生感应电流（感
3、生电动势）产生感应电流（感生电动势）感生电动势的非感生电动势的非静电力是静电力是感生电感生电场对电荷的作用场对电荷的作用力力。感生电场的方向类感生电场的方向类似感应电流方向的似感应电流方向的判定判定-楞次定律楞次定律(1)定义定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场感生电场(涡旋电场涡旋电场).(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:就是感应电流的方向就是感应电流的方向.用楞次定律判断用楞次定律判断.一、感生电场一、感生电场与感生电动势与感生电动势磁场变强磁场变强2、感生电动势：、感生电动势：感生电场感生电场是产
4、生是产生感生电动势的感生电动势的原因原因.3、应用实例、应用实例-电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器是电子感应加速器是用用感生电场感生电场来加速电子来加速电子的一种设备。的一种设备。铁芯铁芯电子束电子束环形真空环形真空管管 道道线圈线圈 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁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场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当道。当磁场发生变化磁场发生变化时，就会沿管道方向时，就会沿管道方向产生产生感生电场感生电场。射入其中的电子就射入其中的电子就受到感生电场的受到感生电场的持续作用持续作用而不断加速。而不断加速。如图
5、如图,100,100匝线圈两端匝线圈两端A,BA,B与一个电与一个电压表相连压表相连.线圈内有指向纸内方向磁场线圈内有指向纸内方向磁场,线圈中的线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化磁通量在按图乙所示规律变化 (1)(1)电压表的读数应该等于多少？电压表的读数应该等于多少？(2)(2)请在线圈位置上标出请在线圈位置上标出感生电场感生电场的方向的方向 (3)(3)、两端，哪端应该与电压表标号的、两端，哪端应该与电压表标号的接线柱连接？接线柱连接？例与练例与练1理论探究动生电动势的产生理论探究动生电动势的产生理论探究动生电动势的产生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
6、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？1、自由电荷会随着导体棒运动、自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。并因此受到洛伦兹力。导体中自导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？么方向？为了方便，可以认为导为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。体中的自由电荷是正电荷。分析与解答分析与解答:1、导体中自由电荷、导体
7、中自由电荷(正电荷正电荷)具有水平方具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的上的洛伦兹力洛伦兹力作用，其作用，其合运动是斜向右上合运动是斜向右上的的。2、导体棒一直运动下去，自、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去一直运动下去?为什么为什么?分析与解答分析与解答:2、自由电荷不会一直运动下去、自由电荷不会一直运动下去.因为因为C、D两端聚集电荷越来越两端聚集电荷越来越多，在多，在CD棒间产生的电场越来棒间产生的电场越来越强越强,当电场力等于洛伦兹力时当电场力等于洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动自由电荷不
8、再定向运动.DX X XX X XX X XX X XX X XCLF洛洛F电电V分析与解答分析与解答:3、C端电势高。端电势高。DX X XX X XX X XX X XX X XCLF洛洛F电电V从能的角度定量了解从能的角度定量了解动生电动势动生电动势分析与解答分析与解答:4、导体棒中电流是由、导体棒中电流是由D指向指向C的。此的。此时导体棒可以看作是一个电源，导体时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了棒切割磁感线产生了动生电动势动生电动势。3、导体棒的哪端电势比较高、导体棒的哪端电势比较高?4、如果用导线把、如果用导线把C、D两端连到磁场两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中
9、电流是外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的沿什么方向的?注意：注意：动生电动势与洛伦兹力动生电动势与洛伦兹力有关，但有关，但洛伦兹力始终不做功洛伦兹力始终不做功.1、洛伦兹力洛伦兹力的分力的分力是是动生电动势产生的根源动生电动势产生的根源二、洛伦兹力二、洛伦兹力与与动生电动势动生电动势洛伦兹力不做功，洛伦兹力不做功，不提供能量，只是不提供能量，只是起传递能量的作用。起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹即外力克服洛伦兹力的一个分量力的一个分量F F2 2所所做的功，通过另一做的功，通过另一个分量个分量F F1 1转化为感转化为感应电流的能量应电流的能量V V合合F F2 2F F1 1 1
10、.1.两根相距为两根相距为L L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为为m m的金属细杆的金属细杆abab、cdcd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数为轨之间的动摩擦因数为 ，导轨电阻不计，回路总电阻为，导轨电阻不计，回路总电阻为2 2R R。整个装置处于磁感应强度大小为整个装置处于磁感应强度大小为B B，方向竖直向上的匀强磁场，方向竖直向上的匀强磁场中。当中。当abab杆在平行于水平导轨的拉力杆在平
11、行于水平导轨的拉力F F作用下以速度作用下以速度v v1 1沿导轨沿导轨匀速运动时，匀速运动时，cdcd杆正好以速率向下杆正好以速率向下v v2 2匀速运动。重力加速度为匀速运动。重力加速度为g g。以下说法正确的是。以下说法正确的是（）A、ab杆所受拉力杆所受拉力F的大小的大小为为 mg B、cd杆所受摩擦力杆所受摩擦力为为零零D、与与v1大小的关系大小的关系为为 C、回路中的电流为、回路中的电流为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,均匀变化的磁场穿过均匀变化的磁场穿过整个导轨平面整个导轨平面,如图甲如图甲.磁场的磁感应强度随时间变化的磁场的磁感应强度随
12、时间变化的情况如图乙情况如图乙.金属棒金属棒abab的电阻为的电阻为1 1,自自t=0t=0时刻开始从导时刻开始从导轨最左端以轨最左端以v=1 v=1 m/sm/s的速度向右匀速运动的速度向右匀速运动,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末末abab棒所受磁场力为棒所受磁场力为0.64 N 0.64 N C.1 sC.1 s末回路中电动势为末回路中电动势为1.6 V1.6 VD.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/TB/Tt/st/s0.50.52 20 01 11.01.0甲甲
13、乙乙CDCD练习练习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，闭合电路的整闭合电路的整体或局部在磁场中体或局部在磁场中运动运动导导致回路中磁通量变化致回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导致回路中磁通量变化路中磁通量变化原原因因由于由于S S变化变化引起引起回路中回路中 变化变化由于由于B 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的分力分力，由洛仑兹力对运由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动动电荷作用而产生电动势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，
14、感生电场，非静电力是感生非静电力是感生电场力，电场力，由感生电场力对电由感生电场力对电荷做功而产生电动势荷做功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小小 结结V VL LMN R R例题：光滑导轨上架一个直导体棒例题：光滑导轨上架一个直导体棒MNMN，设，设MNMN向右匀向右匀速速 运动的速度为运动的速度为V V，MNMN长为长为L,L,不计其他电阻求：不计其他电阻求：（1 1）导体）导体MNMN做匀速运动时受到的安培力大小和方做匀速运动时受到的安培力大小和方向？（向？（2 2）导体）导体MNMN受到的外力的大小和方向？受到的外力的大小和方向？（3 3）MNMN向右运动向右运动S S位移，外力克服安培力做功的表位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？达式是什么？（4 4）在此过程中感应电流做功是多少？）在此过程中感应电流做功是多少？结论：在纯电阻电路中，外力克结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热服安培力做了多少功将有多少热量产生。量产生。实际应用实际应用