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1、仙桃一中仙桃一中 印来平印来平 电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况第四章第四章 电磁感应电磁感应第第5 5节节感生电动势和动生电动势感生电动势和动生电动势仙桃一中仙桃一中 印来平印来平 1.哪些办法可以使电路中产生感应电动势？哪些办法可以使电路中产生感应电动势？电键闭合，改变滑动片的位置电键闭合，改变滑动片的位置S S不变，不变，B B变化变化 感生电动势感生电动势线圈线圈B B相当于电源相当于电源仙桃一中仙桃一中 印来平印来平导体切割磁感线导体切割磁感线B B不变，不变，S S变化变化动生电动势动生电动势ABAB相当于电源相当于电源仙桃一中仙桃一中 印来平印来平+-+2.当电源是电
2、池时，电荷在外电路和内电路中是当电源是电池时，电荷在外电路和内电路中是靠什么力运动的？靠什么力运动的？注：注：电源电动势的作用是某种非静电力对自由电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。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仙桃一中仙桃一中 印来平印来平思考思考1 1：产生感生电动势的非静电力是什么提供的？产生感生电动势的非静电力是什么提供的？E E感感B原原I I感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平E E感感一一一一一一一一一一一一一一一一一一B原原没有导体，有感生电场吗？导体
3、有何作用？没有导体，有感生电场吗？导体有何作用？有感生电场，导体提供了自由电荷。有感生电场，导体提供了自由电荷。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平一、电磁感应现象中的感生电场一、电磁感应现象中的感生电场1.感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场，也叫涡旋电场。称为感生电场，也叫涡旋电场。2.感生电场的作用：扮演非静电力，使导体产生感感生电场的作用：扮演非静电力，使导体产生感生电动势。生电动势。3.感生电场的方向：即正电荷定向移动的方向，可感生电场的方向：即正电荷定向移动的方向，可以由以由楞次定律楞次定律，结合，结合右手螺旋定则右手螺旋定则来
4、判定来判定。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平仙桃一中仙桃一中 印来平印来平静电场静电场 E E0 0感生电场感生电场 E E感感起源起源由静止电荷激发由静止电荷激发由变化的磁场激发由变化的磁场激发电电场场线线形形状状电场线为非闭合曲线电场线为非闭合曲线电场线为闭合曲线电场线为闭合曲线4.4.感生电场与静电场的区别：感生电场与静电场的区别：静电场为有源场静电场为有源场感生电场为无源场感生电场为无源场共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积
5、累从而建立静电场。从而建立静电场。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平例题：例题：现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。当电磁铁线圈电器就是利用感生电场使电子加速的设备。当电磁铁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？能使电子加速？分析：分析：电磁铁中的电流应该由电磁铁中的电流应该由小变大。小变大。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平仙桃一中仙桃一中 印来平印来平思考思考2 2：产生动生电动势的非静电力是什么提供的？产生动生电动势的非静电力是
6、什么提供的？仙桃一中仙桃一中 印来平印来平二、电磁感应现象中的洛伦兹力二、电磁感应现象中的洛伦兹力 v_fffCD v_+fCD仙桃一中仙桃一中 印来平印来平仙桃一中仙桃一中 印来平印来平CD1.1.导体棒中自由电荷受到的洛伦兹力沿什么方向？导体棒中自由电荷受到的洛伦兹力沿什么方向？f1v2f2v1fv仙桃一中仙桃一中 印来平印来平2.2.导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？导体棒一直运动下去？洛伦兹力做功吗？洛伦兹力做功吗？v_+fCDCDf1v2f2v1fv-Ee自由电荷不会一直运动下去。自由电荷不会一直运动下去。当电场力等于
7、洛伦兹力当电场力等于洛伦兹力f1时，时，自由电荷不再定向运动。同时自由电荷不再定向运动。同时f2消失消失,电动势稳定。电动势稳定。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平3.3.导体棒的哪端电势比较高？导体棒的哪端电势比较高？v_+fCD-导体棒就是电源，如果外接用电器，则电流将从导体棒就是电源，如果外接用电器，则电流将从C端外流出，即端外流出，即C端电势高。端电势高。M4.4.如果外接用电器，如果外接用电器，导体棒中电流即电源导体棒中电流即电源内部电流内部电流(即电动势的即电动势的方向）是沿什么方向方向）是沿什么方向的？的？由由D指向指向C的。的。仙桃一中仙桃一中 印来平印来平5.导体棒接用电器后，要
8、继续做匀速运动时还需要导体棒接用电器后，要继续做匀速运动时还需要外力推动吗？外力推动吗？受向左的安培力作用受向左的安培力作用，需要外力。，需要外力。F安安F外外M仙桃一中仙桃一中 印来平印来平洛伦兹力不做功，不提供洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的能量，只是起传递能量的作用。作用。f1扮演了非静电力，扮演了非静电力，做了多少功，就做了多少功，就转化出了转化出了多少电能。多少电能。6.能量是怎样转化的呢？能量是怎样转化的呢？CDf1f2v2v1-EeM注：注：f2宏观表现为安培力，宏观表现为安培力，克服安培力做了多少功，克服安培力做了多少功，就知道产生了多少电能。就知道产生了多少电能。
9、仙桃一中仙桃一中 印来平印来平 RBrPMNaQbv（1 1）a 1.5Va 1.5V（2 2）0.1N0.1N（3 3）0.10.1J 0.10.1J例例1：如图，水平面上有两根相距如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金的足够长的平行金属导轨属导轨MN和和PQ，它们的电阻可忽略不计，在，它们的电阻可忽略不计，在M和和 P之间之间接有阻值为接有阻值为R 3.0的定值电阻，导体棒的定值电阻，导体棒ab长长L=0.5m，其电阻为其电阻为r 1.0，与导轨接触良好，与导轨接触良好.整个装置处于方向整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，竖直向上的匀强磁场中，B0.4T。现使。现使ab以以v1
10、0ms的速度向右做匀速运动。的速度向右做匀速运动。（1）a b哪点电势高哪点电势高?a b两点间的电压多大？两点间的电压多大？（2）维持）维持a b做匀速运动的外力多大？做匀速运动的外力多大？（3）a b向右运动向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？路中产生的热量是多少？仙桃一中仙桃一中 印来平印来平例例2 2：如图所示，如图所示，竖直向上竖直向上的匀强磁场，磁感应强的匀强磁场，磁感应强度度B=0.5TB=0.5T，并且以，并且以B/t=0.1T/SB/t=0.1T/S在变化在变化.水平轨水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽道电阻不计，且
11、不计摩擦阻力，宽d=0.5md=0.5m的导轨上的导轨上放一电阻放一电阻R R0 0=0.1=0.1的导体棒，并用水平线通过定滑的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为轮吊着质量为M=0.2kgM=0.2kg的重物，轨道左端连接的电的重物，轨道左端连接的电阻阻R=0.4R=0.4，图中的，图中的L=0.8mL=0.8m，求至少经过多长时间，求至少经过多长时间才能吊起重物。才能吊起重物。495S仙桃一中仙桃一中 印来平印来平1.1.如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动
12、势，下列说法中正确的是（列说法中正确的是（）A A磁场变化时，会在在空间中激发一种电场磁场变化时，会在在空间中激发一种电场B B使电荷定向移动形成电流的力是磁场力使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C C使电荷定向移动形成电流的力是电场力使电荷定向移动形成电流的力是电场力D D以上说法都不对以上说法都不对仙桃一中仙桃一中 印来平印来平2.2.如图所示，导体如图所示，导体ABAB在做切割磁感线运动时，将在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（列说法中正确的是（）A A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动因导体
13、运动而产生的感应电动势称为动生电动势势B B动生电动势的产生与洛仑兹力有关动生电动势的产生与洛仑兹力有关C C动生电动势的产生与电场力有关动生电动势的产生与电场力有关D D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的仙桃一中仙桃一中 印来平印来平3.如图所示，两根相距为如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆良好接触的金属杆ab、cd质量均为质量均为m，电阻均为，电阻均为R，若要使，若要使cd静止不动，则静止不动，则ab杆应向杆应向_运动，运动，速度大小为速度大小为_，作用于，作用于ab杆上的外力大小是杆上的外力大小是_。向上向上 2mg 2mg 仙桃一中仙桃一中 印来平印来平结束结束