4.5《电磁感应规律的应用》课件(新人教选修3-2)

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1、4.5电磁感应规律的两类情况导体切割磁感线动生电动势电键闭合，改变滑动片的位置感生电动势AB相当于电源线圈B相当于电源磁场变化引起的电动势+++---+++++++++△回顾电荷在外电路和内电路中的运动。△电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。化学作用就是我们所说的非静电力问题:感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?一、理论探究动生电动势的产生思考与讨论1、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？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？F洛＋

2、＋--F电-F电文本呈现：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，在洛仑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相当一个电源。动生电动势的非静电力就是洛伦兹力。例：如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r＝1.0Ω，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T

3、。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。（1）ab哪点电势高?ab两点间的电压多大？（2）维持ab做匀速运动的外力多大？（3）ab向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？RBrPMNaQbv（1）a1.5V（2）0.1N（3）0.1J0.1J二、理论探究感生电动势的产生电流是怎样产生的？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力吗？猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力磁场变强(1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场).(3)

4、电场线:是闭合的曲线.1、感生电场(2)方向:就是感生电流的方向.用楞次定律判断.一、感生电场与感生电动势磁场变强例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、仍然保持静止状态如图,100匝线圈两端A,B与一个电压表相连.线圈内有指向纸内方向磁场,线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化．(1)电压表的读数应该等于多少？(2)请在线圈位置上标出感生电场的方向．(3)Ａ、Ｂ

5、两端，哪端应该与电压表标＋号的接线柱连接？例与练1动生电动势感生电动势特点磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化原因由于S变化引起回路中变化由于B变化引起回路中变化非静电力是洛仑兹力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势方向的来源非静电力楞次定律楞次定律或右手定则课堂总结二、电磁感应中的力电综合问题电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作

6、用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等。要将电磁学和力学的知识综合起来应用。由于安培力和导体中的电流、运动速度均有关，所以对磁场中运动导体进行动态分析十分必要。问题：竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水

7、平而下滑。试分析ab下滑过程中的运动情况并确定能表征其最终运动情况的物理量的值．（其余导体部分的电阻都忽略不计）基本思路是:F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）变形１：水平放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R，磁感应强度为B匀强磁场方向竖直向下，有一根导体棒ab，与导轨接触良好，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，不计摩擦。分析ab的运动情况，并求ab的最大速度。abBRF分析：ab在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应

8、电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：f1a=(F-f)/mvE=BLvI=E/Rf=BILFf2最后，当f=F时，a=0，速度达到最大，FfF=f=BIL=B2L2vm/Rvm=FR/B2L2vm称为收尾速度.变形２：如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0