1、,第四章电磁感应,5电磁感应现象的两类情况,学科素养与目标要求,物理观念：,1.建立感生电场的概念. 2.会判断感生电动势和动生电动势的方向.,科学思维：,1.通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，形成对知识的逻辑推理能力. 2.比较感生电动势和动生电动势，并熟练掌握其大小的计算方法.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,在他的电磁理论中指出： 的磁场能在周围空间激发 ，这种电场叫感生电场.,一、感生电场的产生,麦克斯韦,变化,电场,1.由 产生的电动势叫感生电动势. 2.感生电动势大小：
2、E . 3.方向判断：由 定律和 定则判定.,二、感生电动势的产生,感生电场,楞次,右手螺旋,1.由于 产生的电动势叫动生电动势. 2.动生电动势大小： (B的方向与v的方向垂直). 3.方向判断： 定则.,三、动生电动势的产生,导体运动,EBlv,右手,即学即用,1.判断下列说法的正误. (1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场.() (2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用.() (3)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用.() (4)产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功.(),2.研
3、究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用.在北半球若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为5105 T.鸽子以20 m/s的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30 cm左右，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为_V，_(填“左”或“右”)侧电势高.,3104,左,重点探究,一、感生电场和感生电动势,1.感生电场的产生 如图1所示，B变化时，就会在空间激发一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流. 图1,2.变化的磁场周围产生的感生电场，与闭合电路是否存在无关.如果在变化的磁场中放一个闭合回路，回路中就有感应电流，如果无闭合回路，感生电场
4、仍然存在. 3.感生电场可用电场线形象描述.感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合. 4.感生电场(感生电动势)的方向一般由楞次定律判断，感生电动势的大小由法 拉第电磁感应定律E 计算.,例1(多选)某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线，这可能是 图2 A.沿AB方向的磁场在迅速减弱 B.沿AB方向的磁场在迅速增强 C.沿BA方向的磁场在迅速增强 D.沿BA方向的磁场在迅速减弱,闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思路如下：,例2如图3甲所示，线圈总电阻r0.5 ，匝数n10，其端点a、b与R1.5 的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙
5、所示.关于a、b两点电势a、b及两点电势差Uab，正确的是 图3 A.ab，Uab1.5 VB.ab，Uab0.5 V,解析从题图乙可知，线圈内的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则可知，线圈中感应电流的方向为逆时针方向. 在回路中，线圈相当于电源，由于电流的方向是逆时针方向，所以a相当于电源的正极，b相当于电源的负极，所以a点的电势高于b点的电势.,二、动生电场和动生电动势,1.动生电场的产生 如图4所示，导体棒CD在匀强磁场中运动. 自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力.若CD向右匀速运动，由左手
6、定则可判断自由电子受到沿棒向下的洛伦兹力作用，C端电势高，D端电势低. 随着C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动，C、D两端形成稳定的电势差.,图4,2.感生电动势与动生电动势的比较,例3如图5所示，边长为L的正方形线圈与足够大的匀强磁场垂直，磁感应强度为B.当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时，下列判断正确的是 A.线圈中无电流，abcd B.线圈中无电流，abdc C.线圈中有电流，abcd D.线圈中有电流，abdc,解析线圈在运动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中不会产生感应电流，C、D错误； 导线两端有电势差，
7、根据右手定则，可知A错误，B正确.,图5,学科素养通过例2和例3，加深对感生电动势和动生电动势的理解，掌握它们方向的判断方法，并会对两者进行区分，体现了“科学思维”的学科素养.,三、导体棒转动切割产生动生电动势的计算,图6,图7,例4长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，如图8所示，磁感应强度大小为B.求： 图8 (1)金属棒ab两端的电势差；,(2)经时间t金属棒ab所扫过的面积中通过的磁通量为多少？此过程中的平均感应电动势多大？,解析经时间t金属棒ab所扫过的扇形面积,达标检测,1.(感生电场和感生电动势)如图9所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面
8、上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将 图9 A.沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动D.仍然保持静止状态,1,2,3,4,2.(感生电场和感生电动势)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图10甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示规律变化时，下列四个图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是 图10,1,2,3,4,1,2,3,4,3.(转动切割产生的动生电动势)如图11所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕
9、ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为a、b、c.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是 A.ac，金属框中无电流 B.bc，金属框中电流方向沿abca,图11,1,2,3,4,解析金属框abc平面与磁场方向平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误； 转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断ac，bc，选项A错误；,1,2,3,4,4.(平动切割产生的动生电动势)如图12所示，“”形金属框架MON所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，金属棒ab能紧贴金属框架运动，且始终与ON垂直，金属棒与金属框架粗细相同，且由同种材料制成.当ab从O点开始(t0)匀速向右平动时，速度为v0，MON30. 图12 (1)试求bOc回路中感应电动势随时间变化的函数关系式.,1,2,3,4,解析t0时ab从O点出发，经过时间t后，ab匀速运动的距离为s，则有sv0t.,则金属棒ab接入回路的bc部分切割磁感线产生的感应电动势为,1,2,3,4,(2)闭合回路中的电流随时间变化的图象是_.,1,2,3,4,