高中物理 第4章 电磁感应 第5节 电磁感应规律的应用教案 新人教版选修.doc

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1、第5节　电磁感应规律的应用要点一感生电动势是如何产生的？如何判断其方向？1．产生：如图4－5－2所示．当磁场变化时，产生感生电场．感生电场的电场线是与磁场垂直的曲线．如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力作用下定向移动而产生感应电流．或者说导体中产生了感生电动势．图4－5－22．方向：闭合环形回路(可假定存在)的电流方向就是感生电动势的方向，根据楞次定律和右手定则确定．要点二洛伦兹力和动生电动势的关系是什么？1．洛伦兹力的作用：如图4－5－3所示，一条导线CD在匀强磁场B中以速度v向右运动，并且导线CD与B、v的方

2、向互相垂直．由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动．因此每个电子受到的洛伦兹力为F＝evB，如图所示，F的方向竖直向下，在F的作用下自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果是C端的电势高于D端的电势．出现由C端指向D端的静电场．图4－5－32．形成平衡态：新产生的电场对电子的作用力F′是向上的，与洛伦兹力的方向相反，随着导体两端正负电荷的积累，场强不断增强，当作用到自由电子上的静电力与洛伦兹力互相平衡时，CD两端便产生了一个稳定的电势差．要点三感应电流产生过程中的能量转化1．将条形

3、磁铁插入或拔出闭合螺线管时线圈中产生感应电流．感应电流的磁场阻碍磁铁与螺线管的相对运动．在整个过程中，外力克服磁场力做功．把其他形式的能转化为电能．2．导体切割磁感线时回路中产生感应电流，导体受到安培力的作用，安培力的方向与推动导体运动外力的方向相反．在导体运动过程中，外力克服安培力做功，其他形式的能转化为电能．而且，克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.　　一、动生电动势与感生电动势的区别与联系是什么？1．相当于电源的部分不同由于导体运动产生感应电动势时，运动部分的导体相当于电源，而由于磁场变化产生感应电动势

4、时，磁场穿过的线圈部分相当于电源．2．ΔΦ的含义不同导体运动产生电动势，ΔΦ是由于导体线框本身的面积发生变化产生的．所以ΔΦ＝BΔS；而感生电动势，ΔΦ是由于ΔB引起的，所以ΔΦ＝SΔB.3．动生电动势和感生电动势的相对性动生电动势和感生电动势的划分．在某些情况下只有相对意义，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对于磁铁静止的参考系内观察．磁铁不动，空间中各点的磁场也没有发生变化．而线圈在运动，线圈中产生的是动生电动势，如果在相对线圈静止的参考系内观察，则看到磁铁在运动．引起空间磁场发生变化．因而，线圈中产生的是感生电动势．究竟把电

5、动势看作动生电动势还是感生电动势，决定于观察者所在的参考系．二、从电动势公式角度理解感生电动势和动生电动势1．公式E＝n求出的是闭合电路的总感应电动势，可以是感生电动势，也可以是动生电动势，还可以二者兼有．如果Δt不是无穷小，则求出的感应电动势是Δt这段时间内的平均值；当Δt很小时，平均值接近瞬时值；当给出的某时刻的磁通量的变化率(或面积的变化率或磁感应强度的变化率)，则求出的感应电动势为该时刻的瞬时值；如果磁通量均匀变化，则求出的感应电动势的瞬时值就等于平均值．2．公式E＝Blvsinθ求出的只是切割磁感线的那部分导线中的感

6、应电动势，是动生电动势.一、感生电动势的运算【例1】有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图4－5－4乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？图4－5－4解析　(1)由楞次定律，可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向．(2)由图可知：磁感应强度的变化率为＝①金属环中磁通量的变化率＝S＝·S②环中形成的感应电流I＝＝＝③通过金属环的电荷量Q＝IΔt④由①②③④解得Q＝＝C＝0.01C答案　逆时针方向　0.01C二、动生电动势的运算

7、【例2】如图4－5－5所示，图4－5－5三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是(　　)A．电路中的感应电流大小不变B．电路中的感应电动势大小不变C．电路中的感应电动势逐渐增大D．电路中的感应电流逐渐减小解析　导体棒从O开始到如图所示位置所经历时间设为t，∠EOF＝θ，则导体棒切割磁感线的有效长度L⊥＝OBtanθ，故E＝BL⊥v⊥＝Bv·vt·tanθ＝Bv2tanθ·t，即电路中电动势与时间成正比，C

8、选项正确；电路中电流强度I＝＝.而L等于△OAB的周长，L＝OB＋AB＋OA＝vt＋vt·tanθ＋＝vt(1＋tanθ＋)，所以I＝＝恒量，所以A正确．答案　AC1.图4－5－6一个面积S＝4×10－2m2、匝数n＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感