4.5电磁感应现象的两种情况.doc

§ 4.5 电磁感应现象的两种情况 制作人：范官明 时间：2012-11-20 【自主学习】 一、电磁感应现象中的感生电场 英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场叫做 电场；有这种电场产生的电动势叫做 ，该电场的方向可以由右手定则来判定。 【合作探究】 常用电源的电动势是由非静电力移动电荷做功使电源两极分别带上异种电荷，电磁感应现象中的感应电动势又是怎样产生的呢？ 1、感生电场：右图所示，一个闭合电路静止于磁场中，当磁场由弱变强时，闭合电路中产生了感应电动势与感应电流，这时又是什么力相当于非静电力促使电荷发生定向移动的？闭合电路中的电场沿哪个方向方向？说一说感生电场的方向如何判断？ 2、例题：阅读课本例题，回答下列问题： ①真空室内的磁场由谁提供？当电磁铁的电流恒定时，真空室内的电子受力如何？ ②当电磁铁中通有图示方向均匀减小的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？ ③电磁铁中通有图示方向均匀增加的电流时，所激发的磁场和感应电场怎样？真空室中的电子受力怎样？能使电子加速吗？ 二、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线运动时，磁场没有变化，不能产生感生电场，其感应电动势又是如何产生的？ 思考与分析：右图所示，导体棒CD在匀强磁场中运动： ①为了方便，我们认为导体棒中的自由电荷为正电荷，那么导体棒中的正电荷所受洛伦兹力的方向如何？正电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？ ②导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？ ③导体棒的哪端电势比较高？ ④如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流沿什么方向？此时导体棒会受到安培力作用吗？ ⑤此时是什么力与非静电力有关？导体棒中的能量是怎样转化的？ 【实例探究】 题型一、感生电场方向的判断： 1.某空间出现了右图所示的一组电场线（表明感应电场的方向），这可能是（ 　 ） A、沿AB方向磁场在迅速减弱 B、沿AB方向磁场在迅速增加 C、沿BA方向磁场在迅速增加 D、沿BA方向磁场在迅速减弱 题型二、感生电动势的应用 2、 如图2所示，线圈内有理想的磁场边界，当磁感应强度均匀增加时，有一带电量为q，质量为m的粒子静止于水平放置的平行板电容器中间，则此粒子带 ，若线圈的匝数为n，线圈面积为S，平行板电容器的板间距离为d，则磁感应强度的变化率为 。 题型三、动生电动势的应用 3、 如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值为R的电阻，一根质量为m的金属棒ab，垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为，若用恒力F沿水平向右拉导体棒运动，求金属棒的最大速度。 【学后自测】 1、右图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感生电动势。下列说法正确的是（ ） A、磁场变化时，会在空间激发一种电场 B、使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C、使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D、以上说法都不对 2、右图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（ ） A、不变 B、增加 C、减少 D、以上情况都可能 3.如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，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仑兹力有关 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 4、如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6 Ω线圈电阻R2=4 Ω，求：磁通量变化率、回路中的感应电动势； a、b两点间的电压Uab5、矩形线圈abcd长ab=20cm 宽bc=10cm匝数n=200线圈回路总电阻R=50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，求： 线圈回路的感应电动势在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力 6、有一面积为150 cm2的金属环，电阻为0.1 Ω，在环中100 cm2的同心圆面上存在如右图（b）所示的变化的磁场，在0.1 s到0.2 s的时间内环中感应电流是多少？流过的电荷量为多少？ 7、右图所示，水平导轨的间距L1=0.5 m，ab杆与导轨左端的距离L2=0.8 m，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻