电磁感应现象的两类情况汇总课件.ppt

1、1电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况1 电磁感应现象的两类情况2课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.了解感生电场，知道感生电动势产了解感生电场，知道感生电动势产生的原因会判断感生电动势的方向，并会计生的原因会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小算它的大小2了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系系.会判断动生电动势的方向，并会计算它的大会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小小.3了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析实例进行分析2 课标定位3重点难点：重点难点：1.感生电动势以及动生电动势

2、的产生感生电动势以及动生电动势的产生机理机理2灵活运用电磁感应定律和楞次定律解决电磁灵活运用电磁感应定律和楞次定律解决电磁感应问题感应问题3 重点难点：1.感生电动势以及动生电动势的产生机理4核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第五五节节电电磁磁感感应应现现象象的的两两类类情情况况课前自主学案课前自主学案4核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第五节电磁感应现象5课前自主学案课前自主学案一、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电磁场理论与感生电场电磁场理论与感生电场(1)电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化电磁场理论：变化的电场周围产生

3、磁场，变化的磁场周围产生电场由的磁场周围产生电场由19世纪世纪60年代的年代的_提出提出(2)感生电场：变化的磁场周围所产生的电场感生电场：变化的磁场周围所产生的电场麦克斯韦麦克斯韦5 课前自主学案一、电磁感应现象中的感生电场麦克斯韦62感应电动势感应电动势(1)感应电动势：感应电动势：感生电场中的导体正是在感生电场中的导体正是在_的作用下，的作用下，自由电荷发生定向移动，形成自由电荷发生定向移动，形成_或或_.(2)非静电力就是非静电力就是_对自由电荷的作用对自由电荷的作用二、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感 生 电 场感 生 电 场力力电流电流产生电动势产生电动势感生

4、电场感生电场6 2 感应电动势感生电场力电流产生电动势感生电场71.动生电动势：导体在磁场中动生电动势：导体在磁场中_运动时运动时产生的电动势产生的电动势2.产生原因：由于导体中的自由电子受到产生原因：由于导体中的自由电子受到_作用引起的，使自由电荷做定向移动的作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是非静电力是_3.切割导体的特点：运动的导体是切割导体的特点：运动的导体是_，所在的，所在的电路是电路是_电路电路切割磁感线切割磁感线洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力电源电源内内7 1.动生电动势：导体在磁场中_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 运动时产8核心要点突破核心要点突破一、感生

5、电动势一、感生电动势1产生机理产生机理如图如图451所示，当磁场变化时，产生的感生所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线如果空电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场间存在闭合导体，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，或者说力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势导体中产生了感应电动势8 核心要点突破一、感生电动势9图图451图图4529 图4 5 1 图4 5 2102特点特点(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.(2)感生电场的

6、产生跟空间中是否存在闭合电路感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关无关.3方向判定方向判定感生电场的方向根据闭合电路感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电或假想的闭合电路路)中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断断.1 0 2 特点11即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1某空间出现了如图某空间出现了如图453所示的磁场，当磁所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是

7、方向关系描述正确的是()图图4531 1 即时应用(即时突破，小试牛刀)图4 5 312A当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向线从上向下看应为顺时针方向B当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向线从上向下看应为逆时针方向C当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向线从上向下看应为顺时针方向D当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向线从上向下看应为逆

8、时针方向1 2 A 当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应13解析：解析：选选AD.感生电场中电场线的方向用楞次定感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向是：下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向是：从上向下看应为顺时针方向，则感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向，则感生电场的方向从上向下看也为顺时针方

9、向；同理可知，原磁场从上向下看也为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向选项从上向下看应为逆时针方向选项AD正确正确1 3 解析：选A D.感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原14二、动生电动势二、动生电动势1产生机理产生机理一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样自由电荷在导体两端聚集

10、，从而使导体两端产生电势电荷在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势，此时若电路闭合，则电差，这就是动生电动势，此时若电路闭合，则电路中产生感应电流路中产生感应电流1 4 二、动生电动势15说明：说明：(1)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛伦兹力的同时也受电场力作用受洛伦兹力的同时也受电场力作用(2)电动势的产生与电路是否闭合无关电动势的产生与电路是否闭合无关2方向判定方向判定动生电动势的方向用右手定则来判定，即动生电动势的方向用右手定则来判定，即“四指

11、四指”指电动势的方向指电动势的方向1 5 说明：(1)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷163对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解(1)运动导体中的自由电子，不仅随运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度导体以速度v运动，而且还沿导体以运动，而且还沿导体以速度速度u做定向移动，如图做定向移动，如图454所所示因此，导体中的电子的合速度示因此，导体中的电子的合速度v合合等于等于v和和u的矢量和，所以电子受的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为到的洛伦兹力为F合合ev合合B，F合合与与合速度合速度v合合 垂直垂直图图4541 6 3 对动生电动势中电荷所受洛

12、伦兹力的理解图4 5 417(2)从做功角度分析，由于从做功角度分析，由于F合合与与v合合垂直，它对电垂直，它对电子不做功，更具体地说，子不做功，更具体地说，F合合的一个分量是的一个分量是F1evB，这个分力做功，产生动生电动势，这个分力做功，产生动生电动势F合合的的另一个分量是另一个分量是F2euB，阻碍导体运动做负，阻碍导体运动做负功可以证明两个分力功可以证明两个分力F1和和F2所做的功的代数所做的功的代数和为零结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，和为零结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力力的一个分力F2所

13、做的功通过另一个分力所做的功通过另一个分力F1转转化为能量化为能量1 7(2)从做功角度分析，由于F 合与v 合垂直，它对电子不做功18即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功而引起的自由电荷做功而引起的B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C动生电动势的方向可以由右手定则来判定动生电动势的方向可以由右手定则来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流，

14、受到的安导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反培力一定与受到的外力大小相等、方向相反1 8 即时应用(即时突破，小试牛刀)19解析：解析：选选AC.洛伦兹力的一个分力对导体中自由洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功是产生动生电动势的本质，电荷做功是产生动生电动势的本质，A、C正确，正确，B错误；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力错误；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，故做变速运动时不成立，故D错误错误1 9 解析：选A C.洛伦兹力的一个分力对导体

15、中自由电荷做功是产20课堂互动讲练课堂互动讲练感应电场方向的判断感应电场方向的判断 如图如图455所示，内壁光滑、所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速小于圆环直径的带正电的小球，以速率率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时随时间成正比例增加的变化磁场设运动过程中小球间成正比例增加的变化磁场设运动过程中小球带电荷量不变，那么带电荷量不变，那么()图图4552 0 课堂互动讲练类型一感应电场方向的判断例1 21A小球对玻璃

16、圆环的压力一定不断增大小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B小球所受的磁场力一定不断增大小球所受的磁场力一定不断增大C小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动针方向加速运动D磁场力对小球一直不做功磁场力对小球一直不做功【思路点拨思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：2 1 A 小球对玻璃圆环的压力一定不断增大【思路点拨】解答本22【精讲精析精讲精析】变化的磁场将产生感生电场，这变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的种感生电场由于其电场线是闭合的,也称为涡旋电也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象

17、中感应电流场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断当磁场增方向的判定方法，使用楞次定律判断当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以使其沿顺时针方向做加速运动，所以C正确；磁正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，不做功，D正确；正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压压2 2【精讲精析

18、】变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于232 324【答案答案】CD【规律总结规律总结】本题的关键是判断出感生电场的本题的关键是判断出感生电场的方向，感生电场对小球做功，使带电小球的动能方向，感生电场对小球做功，使带电小球的动能发生变化发生变化2 4【答案】C D25变式训练变式训练1如图如图456所示，一金属半圆环所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则两端置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则两端点的电势点的电势()AN点电势高点电势高BM点电势高点电势高C若磁场不变，将半圆环绕若磁场不变，将半圆环绕MN轴轴旋转旋转180的过程中，的过程中，N点电势高点电势高D若磁场不变

19、，将半圆环绕若磁场不变，将半圆环绕MN轴轴旋转旋转180的过程中，的过程中，M点电势高点电势高图图4562 5 变式训练1 如图4 5 6 所示，一金属半圆环置于匀强磁场26解析：解析：选选BD.将半圆环补充为圆形回路，由楞次将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中由环中由N指向指向M，即，即M点电势高，点电势高，B正确；若磁场正确；若磁场不变，半圆环绕不变，半圆环绕MN轴旋转轴旋转180的过程中，由楞的过程中，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由圆环中由N

20、指向指向M，即，即M点电势高，点电势高，D正确正确2 6 解析：选B D.将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆27 如图如图457所示，所示，L10.5 m，L20.8 m，回路总电阻为回路总电阻为R0.2，M0.04 kg，导轨光滑，导轨光滑，开始时磁场开始时磁场B01 T现使磁感应现使磁感应强度以强度以B/t0.2 T/s的变化率均的变化率均匀地增大，试求：当匀地增大，试求：当t为多少时，为多少时，M刚离开地面？刚离开地面？(g取取10 m/s2)感生电动势的计算感生电动势的计算图图4572 7 如图4 5 7 所示，L 1 0.5 28【思路点拨思路点拨】回路中原磁场方向向下，且磁

21、回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，磁场方向向上，根据安培定则可以判知，ab中中的感应电流的方向是的感应电流的方向是ab，由左手定则可知，由左手定则可知，ab所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物重物2 8【思路点拨】回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次292 930【答案答案】5 s【规律总结规律总结】在审题时应加强对某些关键在审题时应加强对某些关键“字眼字眼”的理解，如本题中的的理解，如本题中的“刚好刚好”两个字，就两个字，就说明了地面此

22、时对物体无支持力了说明了地面此时对物体无支持力了3 0【答案】5 s31变式训练变式训练2(2011年泉州高二检测年泉州高二检测)如图如图458所示的匀强磁场中，有两根相距所示的匀强磁场中，有两根相距20 cm固定的平固定的平行金属光滑导轨行金属光滑导轨MN和和PQ.磁场方向垂直于磁场方向垂直于MN、PQ所在平面导轨上放置着所在平面导轨上放置着ab、cd两根平行的可两根平行的可动金属细棒在两棒中点动金属细棒在两棒中点OO之间拴一根之间拴一根40 cm长的细绳，绳长保持不变设磁感应强度长的细绳，绳长保持不变设磁感应强度B以以1.0 T/s的变化率均匀减小，的变化率均匀减小，abdc回路的电阻为回

23、路的电阻为0.50.求：求：当当B减小到减小到10 T时，两可动边所时，两可动边所受磁场力和受磁场力和abdc回路消耗的功率回路消耗的功率图图4583 1 变式训练2(2 0 1 1 年泉州高二检测)如图4 5 8 所示32答案：答案：均为均为0.32 N0.0128 W3 2 答案：均为0.3 2 N 0.0 1 2 8 W33 如图如图459所示，三角形金所示，三角形金属框架属框架MON平面与匀强磁场平面与匀强磁场B垂直，垂直，导体导体ab能紧贴金属框架运动，且始能紧贴金属框架运动，且始终与导轨终与导轨ON垂直当导体垂直当导体ab从从O点点开始匀速向右平动时，速度为开始匀速向右平动时，速度

24、为v0，试求，试求bOc回路回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式式动生电动势的计算动生电动势的计算图图4593 3 如图4 5 9 所示，三角形金类型三34【思路点拨思路点拨】导体导体ab在切割磁感线的运动过在切割磁感线的运动过程中，在回路中的有效切割长度程中，在回路中的有效切割长度bc随时间做线随时间做线性变化，由于题中要求的是感应电动势瞬时表性变化，由于题中要求的是感应电动势瞬时表达式，故可用公式达式，故可用公式EBlv求解求解3 4【思路点拨】导体a b 在切割磁感线的运动过程中，在回路中353 5363 637变式训练变式训练3如图如图

25、4510所示，金属杆所示，金属杆ab以恒以恒定的速率定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行，设整个在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为电路中总电阻为R(恒定不变恒定不变)，整个装置置于垂，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()图图45103 7 变式训练3 如图4 5 1 0 所示，金属杆a b 以恒定的速率38Aab杆中的电流与速率杆中的电流与速率v成正比成正比B磁场作用于磁场作用于ab杆的安培力与速率杆的安培力与速率v成正比成正比C电阻电阻R上产生的电热功率与速率上产生的电热功率与速率v的平方成的平方成正比正比D外力对外力对

26、ab杆做功的功率与速率杆做功的功率与速率v的平方成正的平方成正比比3 8 A a b 杆中的电流与速率v 成正比393 940电磁感应的图象问题电磁感应的图象问题 如图如图4511甲所示，矩形导线框甲所示，矩形导线框abcd固固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里，平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示，若随时间变化的规律如图乙所示，若规定顺时针方向为感应电流规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列的正方向，下列it图图(如图丙如图丙)中正确的是中正确的是()4 0

27、类型四电磁感应的图象问题例4 如图441丙丙图图45114 1 丙424 243【答案答案】D【规律总结规律总结】有关电磁感应图象的选择题，有关电磁感应图象的选择题，采取排除法判断比较简单，首先利用方向排除采取排除法判断比较简单，首先利用方向排除错误选项，其次再根据大小排除错误选项错误选项，其次再根据大小排除错误选项4 3【答案】D【规律总结】有关电磁感应图象的选择题，采取44变式训练变式训练4(2011年广西百校联考年广西百校联考)如图如图4512所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在强磁场，它的底边在x轴上且长为轴上且长为2L，高为，高为L，纸，纸面内一边长为面内一边长为L的正方形导线框沿的正方形导线框沿x轴正方向做匀轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在速直线运动穿过匀强磁场区域，在t0时刻恰好时刻恰好位于图位于图4512所示的位置，以顺时针方向为导所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在图线框中电流的正方向，在图4513中，能够正中，能够正确表示导线框的电流确表示导线框的电流位移位移(Ix)关系的是关系的是()4 4 变式训练4(2 0 1 1 年广西百校联考)如图4 5 1 2 所45图图4512图图45134 5 图4 5 1 2 图4 5 1 3464 6