電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況正極負(fù)極電源++作用：從功、能方面來(lái)看，由于非靜電力做功；從而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。復(fù)習(xí)鞏固：思考1：從功、能方面來(lái)看電源的作用是什么？

F電F非

對(duì)于干電池：F非：是化學(xué)作用；能量轉(zhuǎn)化：E化

E電說(shuō)明：電路中電動(dòng)勢(shì)的作用實(shí)際上是某種非靜電力對(duì)自由電荷做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。第2頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行(與電流方向相同)。思考2：導(dǎo)線中電場(chǎng)的方向？如圖：假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線.--+A++++++___B_____P

P正極負(fù)極電源+F非++++----導(dǎo)線+EI第3頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天開關(guān)閉合（斷開），或改變滑動(dòng)片的位置。導(dǎo)體切割磁感線。AB相當(dāng)于電源線圈B相當(dāng)于電源感生電動(dòng)勢(shì)由磁場(chǎng)變化引起的電動(dòng)勢(shì)思考3：以下兩種電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，哪部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源？動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)由導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的電動(dòng)勢(shì)第4頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天探究：如圖所示，導(dǎo)體環(huán)處于磁場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)的磁場(chǎng)中，環(huán)的半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為．問(wèn)：(1)環(huán)中的感應(yīng)電流的方向？順時(shí)針一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)問(wèn)題導(dǎo)學(xué)(2)如果環(huán)有個(gè)小缺口而不閉合，有感應(yīng)電流嗎？有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎？如果有，正電荷聚在哪一端？哪一端相當(dāng)于電源的正極？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小多少？

AB第5頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天(3)猜想推動(dòng)導(dǎo)體環(huán)中的自由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成電源電極的是什么力？分析這個(gè)力與什么因素有關(guān)系？麥克斯韋認(rèn)為：變化的磁場(chǎng)能在周圍空間激發(fā)電場(chǎng),這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由電荷產(chǎn)生的，把它叫做感生電場(chǎng)。即是感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力推動(dòng)自由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成電源電極。感生電場(chǎng)ABAB++-Ei第6頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、感生電動(dòng)勢(shì)：由感生電場(chǎng)（渦流電場(chǎng)）產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì)。它的方向與感應(yīng)電流方向相同。1、感生電場(chǎng)（渦流電場(chǎng)）：變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)的一種電場(chǎng)。磁場(chǎng)變強(qiáng)B金屬圓環(huán)感生電場(chǎng)線I一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)第7頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、感生電場(chǎng)是否存在只取決于有無(wú)磁場(chǎng)變化.與是否存在導(dǎo)體及是否存在閉合電路無(wú)關(guān)。思考：當(dāng)B增大時(shí)，如何來(lái)判斷感生電場(chǎng)（渦流電場(chǎng)）的方向呢？第8頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天磁場(chǎng)變強(qiáng)B金屬圓環(huán)感生電場(chǎng)線I4、感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流方向相同判斷方法：類似感應(yīng)電流的判斷方法（楞次定律）；第9頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天變化的磁場(chǎng)（例如磁場(chǎng)變強(qiáng)）感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)產(chǎn)生的模型展示仔細(xì)觀察體會(huì)，試討論總結(jié)6、感生電場(chǎng)線特點(diǎn)：（1）：電場(chǎng)線閉合、渦旋狀（2）：渦旋面與磁場(chǎng)方向垂直（3）：感生電場(chǎng)線方向與感應(yīng)電流方向一致。（可用楞次定律判斷）5、感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。第10頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天(6)對(duì)比感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)有何區(qū)別？

7、（1）產(chǎn)生原因不同：（2）電場(chǎng)線不同：（3）做功時(shí)能量轉(zhuǎn)化不同：

靜電場(chǎng)感生電場(chǎng)第11頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天(7)如果把開口的導(dǎo)體環(huán)接入外電路中，分析整個(gè)電源的能量轉(zhuǎn)化。AB8、感生電場(chǎng)力作為非靜電力對(duì)電荷做功把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極，將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能；感生電動(dòng)勢(shì)中的能量轉(zhuǎn)化：E其它E電第12頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天+如圖：絕緣管內(nèi)壁光滑，一帶正電的小球靜止于a點(diǎn)；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí)，問(wèn)：帶電小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？aE感第13頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天第14頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)際應(yīng)用電子感應(yīng)加速器穿過(guò)真空室內(nèi)磁場(chǎng)的方向由圖知電子沿什么方向運(yùn)動(dòng)要使電子沿此方向加速，感生電場(chǎng)的方向如何由感生電場(chǎng)引起的磁場(chǎng)方向如何豎直向上逆時(shí)針順時(shí)針向下原磁場(chǎng)在增強(qiáng)，即電流在增大。第15頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天長(zhǎng)為L(zhǎng)導(dǎo)體棒cd以速度v在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右勻速運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題：(1)棒中有感應(yīng)電流嗎？有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎？哪端電勢(shì)高?正電荷堆在哪一端？(2)如果給導(dǎo)體兩端外接一個(gè)電阻R,導(dǎo)體棒中就會(huì)有感應(yīng)電流。分析此時(shí)洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的做功情況，并指出電源的能量轉(zhuǎn)化情況？BVFVBcdViFiF1V1FB二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力第16頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力第17頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天F電＋＋--+vEF洛即：E＝BLV當(dāng)：F電=F洛時(shí)，有：當(dāng)：

qE電=qvB=qU/L

U=E電d=BvL結(jié)論：與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo)過(guò)程：第18頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中電荷所受洛倫茲力的理解(1)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的自由電子，不僅隨導(dǎo)體以速度v運(yùn)動(dòng)，而且還沿導(dǎo)體以速度u做定向移動(dòng)，如圖4－5－4所示．因此，導(dǎo)體中的電子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以電子受到的洛倫茲力為F合＝ev合B，F(xiàn)合與合速度v合垂直．圖4－5－4第19頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2)從做功角度分析，由于F合與v合垂直，它對(duì)電子不做功，更具體地說(shuō)，F(xiàn)合的一個(gè)分量是F1＝evB，這個(gè)分力做功，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)．F合的另一個(gè)分量是F2＝euB，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)做負(fù)功．可以證明兩個(gè)分力F1和F2所做的功的代數(shù)和為零．結(jié)果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個(gè)分力F2所做的功通過(guò)另一個(gè)分力F1轉(zhuǎn)化為能量．3、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。第20頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化方式(1)與感生電動(dòng)勢(shì)有關(guān)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過(guò)感生電場(chǎng)的作用力做功使磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的電能將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能．(2)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)有關(guān)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過(guò)克服洛倫茲力的分力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．克服該分力做多少功，就產(chǎn)生多少電能．若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的電能也將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能．第21頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因磁場(chǎng)的變化導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)移動(dòng)電荷的非靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的分力回路中相當(dāng)于電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的線圈部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體方向判斷方法由楞次定律判斷由右手定則或楞次定律判定大小計(jì)算方法由E=nΔφ/Δt計(jì)算由E=Blvsinθ或E=nΔφ/Δt計(jì)算小結(jié)：第22頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、如圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是（）A、磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在在空間中激發(fā)一種電場(chǎng)B、使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是磁場(chǎng)力C、使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是電場(chǎng)力D、以上說(shuō)法都不對(duì)AC磁場(chǎng)變強(qiáng)課堂練習(xí)第23頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．下列說(shuō)法中正確的是(

)A．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛倫茲力的一個(gè)分力對(duì)導(dǎo)體中自由電荷做功而引起的B．因?yàn)槁鍌惼澚?duì)運(yùn)動(dòng)電荷始終不做功，所以動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向可以由右手定則來(lái)判定D．導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反AC第24頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天VLMN×××××××××××××××××××××××××R3：光滑導(dǎo)軌上架一個(gè)直導(dǎo)體棒MN，設(shè)MN向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度為V，MN長(zhǎng)為L(zhǎng),不計(jì)其他電阻求：（1）導(dǎo)體MN做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的安培力大小和方向？（2）導(dǎo)體MN受到的外力的大小和方向？（3）MN向右運(yùn)動(dòng)S位移，外力克服安培力做功的表達(dá)式是什么？（4）在此過(guò)程中感應(yīng)電流做功是多少？結(jié)論：在純電阻電路中，外力克服安培力做了多少功將有多少熱量產(chǎn)生。當(dāng)堂檢測(cè)第25頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、如圖，兩個(gè)相連的金屬圓環(huán)，粗金屬圓環(huán)的電阻為細(xì)金屬圓環(huán)電阻的一半。磁場(chǎng)垂直穿過(guò)粗金屬環(huán)所在的區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在粗環(huán)里產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為（）

A．E/2B．E/3C．2E/3D．E

C第26頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、如圖，內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負(fù)電小球，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)突然增大時(shí)，小球?qū)ⅲǎ〢、沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)B、沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)C、在原位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)D、仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)-E感FA第27頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.