高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2

高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2了解了解电磁感磁感应两种情况下两种情况下电动势的的产生机理生机理能能够运用运用电磁感磁感应规律熟律熟练解决相关解决相关问题了解电磁感应两种情况下电动势的产生机理能够运用电磁感应高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2在在电磁感磁感应现象中，引起磁通量象中，引起磁通量变化的原因不同，一化的原因不同，一般分般分为两种：一种是磁两种：一种是磁场不不变，导体运体运动引起磁通量引起磁通量变化化而而产生感生感应电动势，如下，如下图甲所示，另一种是甲所示，另一种是导体不体不动，由于磁由于磁场变化引起磁通量化引起磁通量变化而化而产生感生感应电动势，如下，如下图乙所示，乙所示，请探究一下它探究一下它们产生感生感应电动势的机理的机理在电磁感应现象中，引起磁通量变化的原因不同，一般分为两种：一高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-21电路路中中电动势的的作作用用实际上上是是_对自自由由电荷荷的的作作用用，电池池中中电解解液液与与两两极极板板的的_使使两两极极板板分分别带了正了正负电荷，荷，这种种_就是我就是我们所所说的的“_”2_国国物物理理学学家家麦麦克克斯斯韦认为，磁磁场变化化时会会在在空空间激激发一一种种_如如果果此此空空间存存在在_，则产生生感感应电流流，或或者者说导体体中中产生生了了_在在这种种情情况况下下，所所谓的的“非非静静电力力”就就是是这种种_对自自由由电荷荷的的作作用用1电路中电动势的作用实际上是_对自由电荷的作3导体体棒棒在在匀匀强强磁磁场中中运运动也也会会产生生_，这种种情情况况下下，_没没有有变化化，空空间没没有有_，产生生感感应电动势的的非非静静电力力与与_有有关关这种种感感应电动势是是由由于于导体运体运动而而产生的，它也叫做生的，它也叫做“_”答答案案：1.某某种种非非静静电力力；化化学学作作用用；化化学学作作用用；非非静静电力力2英；英；电场；闭合合导体；感体；感应电动势；感生；感生电场3感感应电动势；磁磁场；感感生生电场；洛洛伦兹力力；动生生电动势3导体棒在匀强磁场中运动也会产生_，这种情况高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2(1)定定义：由由于于磁磁场变化化而而产生生的的电场叫叫感感生生电场由由于于磁磁场变化化而而产生生的的电动势叫叫感感应电动势它它也也叫叫做做“感感生生电动势”(2)特点：特点：变化化的的磁磁场周周围产生生感感生生电场，与与闭合合电路路是是否否存存在在无无关关如如果果在在变化化的的磁磁场中中放放一一个个闭合合电路路，电路路中中的的自自由由电荷荷在在感感生生电场作作用用下下，做做定定向向移移动，形形成成电流流在在这种情况下所种情况下所谓的非静的非静电力就是感生力就是感生电场的作用的作用高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2感感应电场是是电场的的一一种种形形式式，是是客客观存存在在的的一一种种特特殊物殊物质感感生生电场可可用用电场线形形象象描描述述，但但感感生生电场的的电场线是是闭合合曲曲线，所所以以感感生生电场又又称称为涡旋旋电场这一一点点与与静静电场不同，静不同，静电场的的电场线不不闭合合感感生生电场可可以以对带电粒粒子子做做功功，可可使使带电粒粒子子加加速速和偏和偏转(3)感生感生电场方向的判定方向的判定据据楞楞次次定定律律和和右右手手螺螺旋旋定定则判判定定判判定定时可可先先假假设有有导体体存存在在，推推出出的的感感应电流流的的方方向向，就就是是感感生生电场的的方方向向感应电场是电场的一种形式，是客观存在的一种特殊物质下列哪些下列哪些说法是正确的法是正确的()A磁磁场变化化时会在空会在空间激激发电场B处于于变化化磁磁场中中的的导体体中中的的自自由由电荷荷定定向向移移动，是由于受到感生是由于受到感生电场的作用的作用C感生感生电场就是感就是感应电动势D以上以上说法都不法都不对答案：答案：AB高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2解析：解析：麦克斯韦认为，磁场的变化在空间激发一种电麦克斯韦认为，磁场的变化在空间激发一种电场闭合电路此刻处于这种电场中，导体中的自由电荷将场闭合电路此刻处于这种电场中，导体中的自由电荷将发生定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生感应电发生定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势其非静电力就是这种感生电场，所以动势其非静电力就是这种感生电场，所以A，B选项是正选项是正确的，确的，C选项是错误的故选选项是错误的故选AB.高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2(1)一一段段导导体体在在做做切切割割磁磁感感线线的的运运动动时时相相当当于于一一个个电电源源，这时的非静电力与洛伦兹力有关这时的非静电力与洛伦兹力有关(2)产生感应电动势原因分析产生感应电动势原因分析导导体体在在磁磁场场中中做做切切割割磁磁感感线线运运动动时时，产产生生感感应应电电动动势势(它它也也叫叫做做“动动生生电电动动势势”)，它它是是由由于于导导体体中中自自由由电电子子受洛伦兹力作用而引起的受洛伦兹力作用而引起的感感应应电电动动势势的的产产生生实实质质是是洛洛伦伦兹兹力力(非非静静电电力力)对对自自由电荷做了功；由电荷做了功；高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2导导体体棒棒在在磁磁场场中中运运动动过过程程中中要要受受到到安安培培力力作作用用，要要维维持持导导体体棒棒运运动动，外外力力必必须须克克服服安安培培力力做做功功，因因此此产产生生电电流的过程是其他形式的能转化为电能的过程流的过程是其他形式的能转化为电能的过程高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2洛洛伦兹力力总是与是与电荷的运荷的运动方向垂直，因此，洛方向垂直，因此，洛伦兹力力对电荷不做功，但是感生荷不做功，但是感生电动势又等于洛又等于洛伦兹力搬运力搬运单位正位正电荷所做的功，荷所做的功，这就是就是说两者有矛盾，你怎两者有矛盾，你怎样理解理解这一一问题？高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2答案：答案：其其实并不矛盾，运并不矛盾，运动导体中的自由体中的自由电子，不子，不仅随随导体以速度体以速度v运运动，而且，而且还沿沿导体以速度体以速度u做定向移做定向移动，正是正是这个定向移个定向移动才才产生感生感应电流，如下流，如下图所示因此，所示因此，导体中的体中的电子的合速度子的合速度v合合等于等于v和和u的矢量和，所以的矢量和，所以电子受子受到的洛到的洛伦兹力力为Fv合合ev合合B，Fv合合与合速度与合速度v合合垂直，它垂直，它对电子不做功，子不做功，Fv合合的一个分量是的一个分量是F1evB，这个分力做功，个分力做功，产生感生感应电动势Fv合合的另一个分量是的另一个分量是F2euB，阻碍，阻碍导体体运运动，做，做负功可以功可以证明两个分力明两个分力F1和和F2所做功的代数和所做功的代数和为零零结果仍然是洛果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力力的一个分力F2所做的功所做的功通通过另一个分力另一个分力F1转化化为感感应电流的能量流的能量.答案：其实并不矛盾，运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2特别提醒：特别提醒：有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性.例例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生的是动生电动势；如果在相对系内观察，线圈运动，产生的是动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势动势.高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2 在在一一水水平平光光滑滑绝缘塑塑料料板板上上有有一一环形形凹凹槽槽，有有一一带电小小球球质量量为m，电荷荷量量为q，在在槽槽内内沿沿顺时针作作匀匀速速圆周周运运动，现加加一一竖直直向向上上的的均均匀匀变化化的的匀匀强强磁磁场，且且B逐逐渐增加，增加，则()高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2A小球速度小球速度变大大B小球速度小球速度变小小C小球速度不小球速度不变 D以上三种情况都有可能以上三种情况都有可能解解析析：在在此此空空间间中中，没没有有闭闭合合导导体体，但但磁磁场场的的变变化化，使使空空间间产产生生感感生生电电场场据据楞楞次次定定律律得得出出图图示示感感生生电电场场，又又因因小小球球带带正正电电荷荷，电电场场力力与与小小球球速速度度同同向向，电电场场力力对对小小球球做正功，小球速度变大做正功，小球速度变大A选项正确选项正确A小球速度变大B小球速度变小答案：答案：A点点评评：此此题题因因部部分分同同学学受受洛洛伦伦兹兹力力不不做做功功的的影影响响，而而误选误选C.高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2答案：答案：(1)A板为正极板板为正极板(2)1.0107C解解析析：(1)据据楞楞次次定定律律可可得得：产产生生的的感感生生电电场场为为逆逆时时针针方方向向，导导体体中中的的自自由由电电子子在在电电场场力力作作用用下下顺顺时时针针运运动动到到B板，所以板，所以B板带负电，板带负电，A板带正电板带正电(2)电电容容器器上上的的电电荷荷量量qCU(其其中中U为为电电容容器器上上的的电电压压)据题意知据题意知UE(其中其中E为感生电动势为感生电动势)答案：(1)A板为正极板(2)1.0107C 在在竖直向上的匀直向上的匀强强磁磁场中，水平放置一个不中，水平放置一个不变形的形的单匝金属匝金属圆线圈，圈，规定定线圈中感圈中感应电流的正方向如流的正方向如图甲所甲所示，当磁示，当磁场的磁感的磁感应强强度度B随随时间t发生如生如图乙所示乙所示变化化时，下下图中正确表示中正确表示线圈中感圈中感应电动势E变化的是化的是()高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2答案：答案：A答案：A如如图甲甲所所示示，在在PQ、QR区区域域中中存存在在着着磁磁感感应强强度度大大小小相相等等、方方向向相相反反的的匀匀强强磁磁场，磁磁场方方向向均均垂垂直直于于纸面面一一导线框框abcdefa位位于于纸面面内内，框框的的邻边都都相相互互垂垂直直，bc边与与磁磁场的的边界界P重重合合导线框框与与磁磁场区区域域的的尺尺寸寸如如图所所示示，从从t0时刻刻开开始始，线框框匀匀速速横横穿穿两两个个磁磁场区区域域，以以abcdef为线框框中中的的电动势E的的正正方方向向，以下四个以下四个Et关系示意关系示意图中正确的是中正确的是()高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2答案：答案：C解解析析：由由右右手手定定则则和和EBLv判判定定水水平平位位移移从从0l时时EBlv，水水平平位位移移从从l2l时时，E0，从从2l3l时时E3Blv，从，从3l4l时时E2Blv，可知图，可知图C正确正确本本题题考考查查右右手手定定则则、楞楞次次定定律律及及EBlv的的应应用用重重点点在在于于对对不不同同阶阶段段感感应应电电动动势势大大小小和和方方向向的的判判断断，要要求求学学生生能正确建立图象，试题难度较大能正确建立图象，试题难度较大.高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2 如如图(b)所示，光滑的平行水平金属所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相相距距L，在，在M点和点和P点点间连接一个阻接一个阻值为R的的电阻，在两阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直矩形区域内有垂直导轨平面平面竖直向上、直向上、宽为d的匀的匀强强磁磁场，磁感，磁感应强强度度为B.一一质量量为m、电阻阻为r、长度也度也刚好好为L的的导体棒体棒ab垂直垂直搁在在导轨上，与磁上，与磁场左左边界相距界相距d0.现用一个水平向右的力用一个水平向右的力F拉棒拉棒ab，使它由静止开始运，使它由静止开始运动，棒，棒ab离开磁离开磁场前做匀速直前做匀速直线运运动，棒，棒ab与与导轨始始终保持良好保持良好接触，接触，导轨电阻不阻不计，F随棒随棒ab与初始位置的距离与初始位置的距离x变化的化的情况如情况如图(a)，F0已知求：已知求：高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2(1)棒棒ab离开磁离开磁场右右边界界时的速度的速度(2)棒棒ab通通过磁磁场区区域域的的过程程中中整整个个回回路路所所消消耗耗的的电能能(3)d0满足足什什么么条条件件时，棒棒ab进入入磁磁场后后一一直直做做匀匀速速运运动(1)棒ab离开磁场右边界时的速度解析：解析：(1)设离开右边界时棒设离开右边界时棒ab速度为速度为v，则有，则有解析：(1)设离开右边界时棒ab速度为v，则有高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2(2010泉泉州州高高二二检测)如如图所所示示的的匀匀强强磁磁场中中，有有两两根根相相距距20cm固固定定的的平平行行金金属属光光滑滑导轨MN和和PQ.磁磁场方方向向垂垂直直于于MN、PQ所所在在的的平平面面导轨上上放放置置着着ab、cd两两根根平平行行的的可可动金金属属细棒棒在在两两棒棒中中点点OO之之间拴拴一一根根40cm长的的细绳，绳长保保持持不不变设磁磁感感应强强度度B以以1.0T/s的的变化化率率均均匀匀减减小小，abdc回回路路的的电阻阻为0.50.求求：当当B减减小小到到10T时，两两可可动边所受磁所受磁场力和力和abdc回路消耗的功率回路消耗的功率高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2答案：答案：均为均为0.32N0.0128W答案：均为0.32N0.0128W 据据报道，道，1992年年7月，美国月，美国“阿特阿特兰蒂斯蒂斯”号航天号航天飞机机进行了一行了一项卫星星悬绳发电实验，实验取得了部分成功航取得了部分成功航天天飞机在地球赤道上空离地面机在地球赤道上空离地面约3000km处由由东向西向西飞行，行，相相对地面速度大地面速度大约6.5103m/s，从航天，从航天飞机上向地心机上向地心发射射一一颗卫星，携星，携带一根一根长20km，电阻阻为800的金属的金属悬绳，使使这根根悬绳与地磁与地磁场垂直，做切割磁感垂直，做切割磁感线运运动假定假定这一一范范围内的地磁内的地磁场是均匀的磁感是均匀的磁感应强强度度为4105T，且，且认为悬绳上各点的切割速度和航天上各点的切割速度和航天飞机的速度相同根据理机的速度相同根据理论设计，通，通过与与电离离层(由等离子体由等离子体组成成)的作用，的作用，悬绳可可以以产生生约3A的感的感应电流，流，试求：求：据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进(1)金属金属悬绳中中产生的感生的感应电动势；(2)悬绳两端的两端的电压；(3)航航天天飞机机绕地地球球运运行行一一圈圈悬绳输出出的的电能能(已已知知地地球球半径半径为6.4103km)解解析析：将将飞飞机机下下金金属属悬悬绳绳切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电动动势势看看作作电电源源模模型型，当当它它通通过过电电离离层层放放电电可可看看作作直直流流电电路路模模型型如下图所示如下图所示(1)金属悬绳中产生的感应电动势；(1)金金 属属 绳绳 产产 生生 的的 电电 动动 势势 E Blv 4105201036.5103V5.2103V；(2)悬悬绳绳两两端端电电压压，即即路路端端电电压压可可由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律得得UEIr5.2103V3800V2.8103V；(1)金属绳产生的电动势EBlv41052010答案：答案：(1)5.2103V(2)2.8103V(3)7.6107J答案：(1)5.2103V(2)2.8103V(3)在玻璃杯底部装一在玻璃杯底部装一电极，通极，通过导线与与电源一极相源一极相连直立的磁直立的磁铁棒下端固定在玻璃杯底部的中心，往杯内加入棒下端固定在玻璃杯底部的中心，往杯内加入水水银在玻璃杯的正上方吊一可在玻璃杯的正上方吊一可动导线，导线的上端与的上端与电源的另一极相接，下端浸入玻璃杯中的水源的另一极相接，下端浸入玻璃杯中的水银中由于水中由于水银密度大，密度大，导线会会倾斜地与水斜地与水银相相连这样，可，可动导线、玻、玻璃杯中的水璃杯中的水银、玻璃杯底部的、玻璃杯底部的电极和极和电源就构成了一个回源就构成了一个回路路(如如图)当回路中有当回路中有电流通流通过时，导线会如何运会如何运动？运？运动时，可，可动导线上上产生感生感应电动势，是，是动生生电动势还是感是感生生电动势？方向如何？方向如何？高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2高中物理-第四章-电磁感应第五节-电磁感应现象的两类情况ppt课件-新人教版选修3-2答案：答案：当可动导线中有电流通过时，导线受安培力作当可动导线中有电流通过时，导线受安培力作用，由左手定则判断可得安培力方向始终与导线和竖直线用，由左手定则判断可得安培力方向始终与导线和竖直线所在的平面垂直，所以导线会绕着固定在玻璃杯底部的磁所在的平面垂直，所以导线会绕着固定在玻璃杯底部的磁铁棒的上端不断转动由于导线不断切割磁感线，所以导铁棒的上端不断转动由于导线不断切割磁感线，所以导线上产生动生电动势，方向与电源电动势反向，在导线中线上产生动生电动势，方向与电源电动势反向，在导线中由下端指向上端由下端指向上端答案：当可动导线中有电流通过时，导线受安培力作用，由左手定则