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1、电磁感应现象的两类情况,5 电磁感应现象的两类情况,1知道感生电场的产生原因. 2知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系. 3.通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德.,产生感应电动势的两种类型,线圈相当于电源,导体切割磁感线,AB相当于电源,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：一种是磁场不变，导体运动引起磁通量变化而产生感应电动势，如下图甲所示；另一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量变化而产生感应电动势，如下图乙所示，请探究一下它们产生感应电动势的机理,知识回顾：电源在电路中的工作原理,通过非静电力做功，将电荷从电源负极移动到电源正极,一般的电源
2、是由电池中的电解液与两级板的化学反应产生这种非静电力,电键闭合，改变滑片的位置,线圈B相当于电源,磁场变化引起的电动势,一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,闭合电路内产生了感应电动势.这种情况下,哪一种作用扮演了非静电力的角色?,磁场变强,电流是怎样产生的？,自由电荷为什么会运动？,使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的吗？,猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、 静电力或者是其他力.,一、理论探究感生电动势的产生,麦克斯韦认为，,磁场变化时会在周围空间激发一种电场感生电场,闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动,产生感应电流（感生电动势）,感生电场的方向判定类似感应电流方向的判
3、定安培定则.,感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力.,1、变化的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫感生电场. 2、由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势.,3、感生电动势在电路中的作用就是电源,其电路就是内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电.,4、感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因,感生电场的方向同样可由楞次定律判断.,实际应用,电子感应加速器,穿过真空室内磁场的方向,由图知电子沿什么方向运动,要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何,由感生电场引起的磁场方向如何,竖直向上,逆时针,顺时针,向下,原磁场在增强， 即电流在增大.,例1、如图，两个相连的金属圆环，粗金属
4、圆环的电阻 为细金属圆环电阻的一半.磁场垂直穿过粗金属环所在 的区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环里产 生的感应电动势为E，则ab两点间的电势差为（ ） AE/2 BE/3 C2E/3 DE,练习1、如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌 面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁 场中，当磁场磁感应强度突然增大时，小球将（ ） 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,A,练习2.下列说法正确的是 () A磁场变化时会在空间激发电场 B处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用 C感生电场就是感应
5、电动势 D以上说法都不对,AB,1、动生电动势是怎样产生的？,2、什么力充当非静电力？,二、理论探究动生电动势的产生.,提示:,导体中的自由电荷受到什么力的作用？,导体棒的哪端电势比较高？,非静电力与洛伦兹力有关吗？,当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛伦兹力作用下电子沿导线向D端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷,D为负极（低电势），C为正极（高电势）,则导体CD相当于一个电源.,一段导线在做切割磁感线的运动时相当于电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关. 由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势.,探讨：,洛伦兹力不做功，不提供能量，只是
6、起传递能量的作用.即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量.,洛伦兹力做功吗？,能量是怎样转化的呢？,例题2：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为v，MN长为L,不计其他电阻,求： （1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向. （2）导体MN受到的外力的大小和方向.,解析:(1)由题意知： E=BLv F=BIL 得： 由左手定则知 F方向向左 (2)由导体棒做匀速运动，故受到的外力大小等于F, 方向向右.,练习3.电路中电动势的作用实际上是_对自由电荷的作用，电池中电解液与两极板的_使两极板分别带了正负电荷，这种_就是我们所说
7、的“_”_国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种_,如果此空间存在_，则产生感应电流，或者说导体中产生了_在这种情况下，所谓的“非静电力”就是这种_对自由电荷的作用导体棒在匀强磁场中运动也会产生_，这种情况下，_没有变化，空间没有_，产生感应电动势的非静电力与_有关这种感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫做“_”,答案：某种非静电力 化学作用 化学作用 非静电力，英 电场 闭合导体 感应电动势 感生电场，感应电动势 磁场 感生电场 洛伦兹力 动生电动势.,三、感生电动势与动生电动势的区别.,例题3：美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功航天飞
8、机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行，相对地面速度大约为6.5103m/s，从航天飞机上向地心发射一颗卫星，携带一根长20km，电阻为800的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动假定这一范围内的地磁场是均匀的磁感应强度为4105T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同根据理论设计，通过与电离层(由等离子体组成)的作用，悬绳可以产生约3A的感应电流，试求：,(1)金属悬绳中产生的感应电动势； (2)悬绳两端的电压； (3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6.4103km) 解析：将飞机下切割磁感线产生感应电动势的金属悬绳看做电源模型，当它
9、通过电离层放电时可看做直流电路模型如下图所示,(1)金属绳产生的电动势 EBlv410-5201036.5103V5.2103V； (2)悬绳两端电压，即路端电压可由闭合电路欧姆定律得UEIr5.2103V3800V2.8103V；,动生电动势和感生电动势,1、动生电动势:感应电动势由于导体运动而产生. 2、感生电场:由变化的磁场激发的电场. 3、感生电动势:由感生电场产生的感应电动势.,感应电动势：,感生电动势,动生电动势,最大的骄傲与最大的自卑都表示心灵的最软弱无力. 斯宾诺莎,1、感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。 注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由
10、正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。,感生电场的方向与感应电流的方向相同。,2、感生电动势：由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势（导线不动，磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势）,感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用。,思考与讨论,1导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。,讨论结果：,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。,3C端电势高。,4导体棒中电流是由D指向C的。,二、电磁感应现象中的洛伦兹力,1.动生电动势： 由于导体运动而产生的电动势。,动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。,小结,感生电动势和动生电动势,感生电场:由变化的磁场激发的电场. 感生电动势:由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势. 动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势.,分析与解答：电子带负电，它在电场中受力的方向与电场的方向相反。本题中电子沿逆时针方向运动，所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。 图中，磁场方向由下向上。根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强。也就是说，为使电子加速，电磁铁中的电流应该由小变大。,