高中物理第4章电磁感应5电磁感应现象的两类情况同步备课教学案新人教选修3-2
14页1、5电磁感应现象的两类情况学习目标1.知道感生电动势产生的原因,会判断感生电动势的方向,并会计算它的大小.2.了解动生电动势产生的原因,会判断动生电动势的方向,并会计算它的大小.3.知道公式En与EBlv的区别和联系一、电磁感应现象中的感生电场导学探究如图1所示,B增强,那么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(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系?如何判断感生电场的方向?(2)上述情况下,哪种作用扮演了非静电力的角色?答案(1)感应电流的方向与正电荷移动的方向相同感生电场的方向与正电荷受力的方向相同,因此,感生电场的方向与感应电流的方向相同,感生电场的方向可以用楞次定律判定(2)感生电场对自由电荷的作用知识梳理感生电动势的产生:(1)由感生电场产生的电动势叫感生电动势(2)感生电动势大小:En.(3)方向判断:由楞次定律和右手螺旋定则判定即学即用判断下列说法的正误(1)感生电场线是闭合的()(2)只要磁场变化,即使没有电路,在空间也将产生感生电场()(3)处于变化磁场中的导体,其内部自由电荷定向
2、移动,是由于受到感生电场的作用()答案(1)(2)(3)二、电磁感应现象中的洛伦兹力导学探究如图2所示,导体棒CD在匀强磁场中运动图2(1)自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力导体棒中的自由电荷受到的洛伦兹力方向如何?(为了方便,可以认为导体中的自由电荷是正电荷)(2)若导体棒一直运动下去,自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去?为什么?(3)导体棒哪端电势比较高?如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上,导体棒中电流是沿什么方向的?答案(1)导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度,由左手定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用(2)自由电荷不会一直运动下去因为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(3)C端电势较高,导体棒中电流是由D指向C的知识梳理动生电动势的产生:(1)由于导体运动产生的电动势叫动生电动势(2)动生电动势大小:EBlv(B的方向与v的方向垂直)(3)方向判断:右手定则即学即用判断下列说法的正误(1)导体内自由电荷受洛伦兹力作用是产生动生电动势的原因()(2)导体切割磁感线运动时,
3、导体内的自由电荷受到的洛伦兹力方向沿导体棒的方向()(3)导体切割磁感线运动时,导体内的自由电荷受到的洛伦兹力对电荷做正功()(4)只要导体在磁场中运动,导体两端就会产生动生电动势()答案(1)(2)(3)(4)一、对感生电场的理解1变化的磁场周围产生感生电场,与闭合电路是否存在无关如果在变化磁场中放一个闭合电路,自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动2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例1(多选)某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线,这可能是()图3A沿AB方向磁场在迅速减弱B沿AB方向磁场在迅速增强C沿BA方向磁场在迅速增强D沿BA方向磁场在迅速减弱答案AC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:二、动生电动势的理解与应用例2如图4所示,边长为L的正方形线圈与匀强磁场垂直,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()图4A线圈中无电流,abcdB线圈中无电流,abdcC线圈中有电流,abcdD线圈中有电流,abdc答案B解析线圈在运动过程中,穿过线圈的磁通量不变,
4、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,根据右手定则,可知B正确三、En和EBlv的比较应用EnEBlv区别研究对象整个闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体垂直切割磁感线运动的情况计算结果t内的平均感应电动势某一时刻的瞬时感应电动势联系EBlv是由En在一定条件下推导出来的,该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论例3如图5所示,导轨OM和ON都在纸面内,导体AB可在导轨上无摩擦滑动,若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑,导体与导轨都足够长,磁场的磁感应强度为0.2 T问:图5(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少?此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大?(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少?此过程中的平均感应电动势为多少?答案(1)5 m5 V(2) Wb V解析(1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势3 s末,夹在导轨间导体的长度为:lvttan 3053tan 30 m5 m此时:EBlv0.255 V5 V(2)3 s内回路中磁通量的变化量BS00.2155 Wb Wb3
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