1、第5节 电磁感应现象的两类情况, 学习目标定位 1认识感生电场，并能说出感生电动势和动生电动势的概念 2会分析感生电动势和动生电动势对应的非静电力，理解感生电动势和动生电动势产生的原因和区别，这是本节的重点和难点 3会判断感生电动势和动生电动势的方向，能灵活运用感生电动势和动生电动势的公式进行分析和计算，这是本节的另一个重点 4学习本节，还应了解磁场的能量,课前预习 自主学习,基础知识梳理,一、电磁感应现象中的感生电场 1定义： 而在空间激发的电场 麦克斯韦的电磁场理论指出，变化的磁场能在周围空间激发电场 2感生电动势：由 产生的感应电动势 对自由电荷的作用力是非静电力 3感生电场的特点 (1
2、)感生电场是一种涡旋电场，电场线是 的 (2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路 (3)感生电场的方向根据 中感应电流的方向来确定,磁场变化,感生电场,感生电场,闭合,无关,楞次定律,二、电磁感应现象中的动生电动势 1定义：导体做 运动而产生的感应电动势 2成因：导体做切割磁感线运动时，内部自由电荷随导体一起定向运动，受到 作用 是动生电动势的非静电力,切割磁感线,洛伦兹力,洛伦兹力,知识精讲 易错辨析,教材要点解读,要点一 电磁感应现象中的感生电场,如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势这种由感生电场产生的感应电
3、动势也叫感生电动势 在这种情况下，感生电场提供了使电荷运动的非静电力,(1)静电场的电场线不闭合，感生电场由于是一种涡旋场，所以电场线闭合 (2)感生电场是否存在仅取决于有无变化的磁场，与是否存在导体及是否存在闭合回路无关,(多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是( )A当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向,例 1,C当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D当磁感应强度
4、均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 【解析】 感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由安培定则得到感应电流的方向是：从上向下看应为顺时针方向，则感生电场的方向从上向下看也为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向所以A、D对 【答案】 AD,英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场如图所示，一个半径为r的绝缘体圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为q的小球已知磁
5、感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( ),变式训练 1-1,答案：D,要点二 洛伦兹力与动生电动势,(1)动生电动势的产生与电路是否闭合无关 (2)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛伦兹力的同时也受电场力作用如图所示，当导体ab以恒定速度v1向右运动切割磁感线时，负电荷受洛伦兹力方向向下，则b端聚集负电荷，同时a端剩余等量正电荷，在导体内产生向下的电场，使负电荷受洛伦兹力的同,5感生电动势与动生电动势的区别,有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性例如，将条形磁铁插入线圈中，如果
6、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,如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动此时abed构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为R，其余部分电阻不计开始时磁感应强度为B0.(1)若从t0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时加上外力使棒保持静止，求棒中的感应电流，并在图上标出感应电流的方向；,例 2,(2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当tt1时需加垂直于棒的水平拉力为多大？ (3)若从t0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度
7、v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出B与t的关系式),(2017成都模拟)如图，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为.重力加速度大小为g.求：,变式训练 2-1,(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； (2)电阻的阻值,当闭合回路中的磁通量发生变化时，
8、回路中就会产生感应电流阻碍磁通量的变化，此为“一次感应”当上一回路附近存在另一回路时，感应电流的磁场如果在该回路中再次产生感应电流，则称之为“二次感应” 要产生“二次感应”电流的条件是，第一次产生的感应电流是变化的，即变化的磁场产生变化的感应电流，当感应电流变化时，就会在另一闭合回路中产生感应电流，这就是“二次感应”问题,要点三 关于二次感应问题,(多选)如图所示，在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨，导轨电阻不计，导轨上金属杆ab与导轨接触良好磁感线垂直导轨平面向上(俯视图)，导轨与处于磁场外的大线圈M相接，欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，下列做法不可行的是( )
9、Aab匀速向右运动 Bab加速向右运动 Cab不动而突然撤去磁场 Dab不动而突然增强磁场,例 3,【解析】 ab匀速向右运动时，切割磁感线产生感应电动势，EBlv，速度不变，感应电动势恒定，流过大线圈M的感应电流恒定，大线圈M磁通量保持不变，小线圈N中不会产生感应电流，故A选项错误；ab棒加速向右运动时，根据楞次定律可知，流过大线圈M的感应电流逐渐增大，方向为顺时针，小线圈N中的垂直纸面向下的磁通量逐渐增大，产生逆时针的感应电流，故B选项错误；ab棒不动突然撤去磁场，大线圈M中的垂直纸面向上的磁通量减小，产生逆时针的感应电流，小线圈N中垂直纸面向上的磁通量变大，产生顺时针的感应电流，故C选项
10、正确；同理可知，ab棒不动突然增强磁场，小线圈N中产生逆时针的感应电流，故D选项错误 【答案】 ABD,【方法总结】 关于切割类的二次感应问题，导体切割磁感线的运动方向，决定可能产生二次感应的磁通量的方向，导体切割速度的变化，决定着产生二次感应的磁通量的变化，只有切割速度变化时，才可能产生二次感应,(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )A向右加速运动 B向左加速运动 C向右减速运动 D向左减速运动,变式训练 3-1,解析：,答案：BC,知识反馈 自查自评,课堂巩固训练,1.(多
11、选)下列说法中正确的是( ) A感生电场由变化的磁场产生 B恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C感生电场的方向也同样可以用楞次定律来判定 D感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 解析：磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律判断，A、C项正确 答案：AC,2(多选)如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是( )A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C动生电动势的产生与电场力有关 D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的,解析：根据动
12、生电动势的定义可知A项正确动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B项正确，C、D项错误 答案：AB,3(2017杭州模拟)一根粗细均匀且直径为d、电阻率为的长导线，现把它绕成了匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈，如图所示线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间均匀变化，即Bkt(k为大于0的常数)，则下列说法正确的是( ),答案：C,4如图所示，直导线ab与固定的电阻器R连成闭合电路，ab长0.40 m，在磁感应强度是0.60 T的匀强磁场中以5.0 m/s的速度向右做切割磁感线的运动，运动方向跟ab导线垂直这时直导线ab产生的感应电动势的大
13、小是_，直导线ab中的感应电流的方向是由_,解析：导体切割磁感线产生感应电动势，EBlv0.600.405.0 V1.20 V，根据楞次定律可知，直导线ab中的感应电流方向为由b到a. 答案：1.20 V 由b到a,5(2017汪清县月考)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n1 000，线圈面积S300 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，线圈处在有一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示求：,(1)第4 s时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量； (2)前4 s内的感应电动势和前4 s内通过R的电荷量,答案：(1)8103 Wb 4103 Wb (2)1 V 0.8 C,
