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1、新课标人教版课件系列高中物理选修选修3-23-24.5感生电动势和动生电动势教教 学学 目目 标标（一）知识与技能（一）知识与技能1知道感生电场。2知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。（二）过程与方法（二）过程与方法通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。教学重点：教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。教学难点：教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。教学方法：教学方法：讨论法，讲练结合法 教学用具：教学用具：多媒体课件 一、感应电场与
2、感生电动势一、感应电场与感生电动势一、感应电场与感生电动势一、感应电场与感生电动势1、感应电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应、感应电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场电场 特征：由于磁场的强弱变化，闭合电路中产生了感应电流，电特征：由于磁场的强弱变化，闭合电路中产生了感应电流，电路中的自由电荷是在感应电场作用下定向移动的，即由于感路中的自由电荷是在感应电场作用下定向移动的，即由于感应电场的变化，在电路中形成了感应磁场，感应电场为涡旋应电场的变化，在电路中形成了感应磁场，感应电场为涡旋电场。电场。注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由正注：静止的电荷激发的电
3、场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感应电场是电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。一种涡旋电场，电场线是闭合的。当磁场增强时，产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线，如当磁场增强时，产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线，如果此空间存在闭合导线，导体中的自由电荷就会在电场力作用果此空间存在闭合导线，导体中的自由电荷就会在电场力作用下定向移动，而产生感应电流下定向移动，而产生感应电流2、感应电动势：由感生电场使导体产生的电、感应电动势：由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势动势叫感生电动势（导线不动，磁场随时（导线不
4、动，磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势）间变化时在导线产生的感应电动势）1）作用：在电路的作用就是电源，其电路就）作用：在电路的作用就是电源，其电路就是内电路，当它与外电路连接后就会对外是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电电路供电2）产生原因：）产生原因：涡旋电场产生的电场力作为一涡旋电场产生的电场力作为一种非静电力在导体中产生感生电动势种非静电力在导体中产生感生电动势二、洛仑兹力与动生电动势二、洛仑兹力与动生电动势1、动生电动势：磁场不变，由导体运动引起、动生电动势：磁场不变，由导体运动引起磁通量的变化而产生的感应电动势磁通量的变化而产生的感应电动势 2、产生机理：、产生机理：问
5、题问题1：自由电荷会随着导线棒运动，并因此：自由电荷会随着导线棒运动，并因此受到洛伦兹力，导体中自由电荷的合运动受到洛伦兹力，导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向运动？（为正电荷）在空间大致沿什么方向运动？（为正电荷）由左手定则可知，自由电荷将受到由由左手定则可知，自由电荷将受到由C到到D的力，所以自由电荷沿导线向下运动的力，所以自由电荷沿导线向下运动问题问题2：导体棒一直运动下去，自由电荷是否会沿着导体：导体棒一直运动下去，自由电荷是否会沿着导体棒一直运动下去吗？为什么？棒一直运动下去吗？为什么？不会，因为正电荷向不会，因为正电荷向D运动，运动，C端将出现过剩负电荷，端将出现过剩负电荷
6、，D端端出现过剩正电荷，结果导体上端电势低于下端电势，形出现过剩正电荷，结果导体上端电势低于下端电势，形成由下端成由下端D指向上端指向上端C的静电场，正电荷的力向上，与的静电场，正电荷的力向上，与洛仑兹力方向相反，当洛仑兹力方向相反，当F洛洛=F静电静电时，自由电荷不再运动时，自由电荷不再运动 问题问题3：导体的棒的哪端电势比较高？：导体的棒的哪端电势比较高？D端电势高端电势高 问题问题4：如果用导线把：如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向？上，导体棒中电流是沿什么方向？CD相当于电源，电源内部，电流由低电势流向高电势，相当于电源，
7、电源内部，电流由低电势流向高电势，电流方向是电流方向是C到到D 动生电动势的表达式：动生电动势的表达式：作用在单位正电荷的洛伦兹力为作用在单位正电荷的洛伦兹力为 F=F 洛洛/e=vB 则动生电动势为：则动生电动势为：E=FL=BLv结论：与法拉第电磁感应定律得到的结结论：与法拉第电磁感应定律得到的结果一致果一致例例1、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的、如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的感应电动势为在
8、粗环里产生的感应电动势为E，则，则ab两点间的两点间的电势差为（电势差为（）AE/2 BE/3 C2E/3 DE 例例2、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在、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，整个装置处水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（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、仍然保持静止状态例例3、有一面积为、有一面积为S=100cm2 的金属环，电阻
9、为的金属环，电阻为E=0.1如图所示，环中磁场变化规律如图所示，如图所示，环中磁场变化规律如图所示，且方向垂直环向里，在且方向垂直环向里，在t1和和t2时间内，环中感应时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？例例4：如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度：如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，并且以，并且以B/t=0.1T/S在变化在变化.水平轨道电阻不水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上放一电阻的导轨上放一电阻R0=0.1的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为的导体棒，并用水
10、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的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4，图中的，图中的L=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物。，求至少经过多长时间才能吊起重物。六、互感和自感六、互感和自感一、互感现象一、互感现象1、定义：当一个电路中的电流发生变化时，、定义：当一个电路中的电流发生变化时，在另一个电路中产生感应电动势的现象。在另一个电路中产生感应电动势的现象。2、互感电动势：在互感现象中产生的电动势、互感电动势：在互感现象中产生的电动势叫互感电动势。叫互感电动势。3、互感现象中能量转化是守恒的、互感现象中能量转化是守恒的4、互感现象的普遍性、互感现象的普遍性
11、问题提出：问题提出：在电磁感应现象中，线圈中电在电磁感应现象中，线圈中电流变化会在邻近的电路中产生互感电动势，流变化会在邻近的电路中产生互感电动势，同样在它本身的电路中也会激发感应电动同样在它本身的电路中也会激发感应电动势，这种现象叫做自感现象。势，这种现象叫做自感现象。闭合开关，闭合开关，观察两个灯观察两个灯泡会一起亮泡会一起亮吗？吗？归纳总结：当导体中的电流发生变化时，导体归纳总结：当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。这种由于导体本碍导体中原来电流的变化。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁
12、感应现象，身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。这种现象中产生的感应电动叫做自感现象。这种现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。势，叫做自感电动势。讨论：断电自感现象讨论：断电自感现象问一：问一：灯泡闪亮一下，说明了什么问题？灯泡闪亮一下，说明了什么问题？问问二二：在在开开关关断断开开这这一一瞬瞬间间，增增大大的的电电压压从从哪哪里来的？里来的？问三：问三：将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述实将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述实验，这时灯泡会再次闪亮吗？验，这时灯泡会再次闪亮吗？原因分析：略原因分析：略讨论：通电自感现象讨论：通电自感现象SL(二二)、自感系数、自感系数1、自自
13、感感电电动动势势的的大大小小：自自感感电电动动势势的的大大小小跟跟其其它它感感应应电电动动势势的的大大小小一一样样，跟跟穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量的的变变化化快快慢慢有有关关。而而在在自自感感现现象象中中，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量是是由由电电流流引引起起的的，故故自自感感电电动动势势的的大大小小跟跟导导体体中中电电流流变化的快慢有关变化的快慢有关2、自感系数：、自感系数：L称为线圈的自感系数，简称称为线圈的自感系数，简称自感或电感。自感或电感。L的大小跟线圈的形状、长短、的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。匝数、有无铁芯有关。单位：亨利单位：亨利(H)1H=103mH=
14、106H三、磁场的能量三、磁场的能量例例1：如图，电路甲乙中，电阻：如图，电路甲乙中，电阻R和自感线圈和自感线圈L的电阻都很小，接通的电阻都很小，接通S使电路达到稳定，灯泡使电路达到稳定，灯泡A发光，则（发光，则（）A在甲电路中，断开在甲电路中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗B在甲电路中，断开在甲电路中，断开S，A将先变得更亮，然将先变得更亮，然后渐渐变暗后渐渐变暗C在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗D在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然将先变得更亮，然后渐渐变暗后渐渐变暗例例2：如图所示，线圈：如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，可以忽略不计，L1L2是两个完全相同的小灯泡，随是两个完全相同的小灯泡，随着开关着开关S的闭合和断开的过程中，的闭合和断开的过程中，L1L2的亮度变化的亮度变化情况是（情况是（）