2018年河北省邢台市高中物理 第四章 电磁感应 4.5 电磁感应现象的两类情况1学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

4.5 电磁感应现象的两类情况 1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小. 2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系. 3.知道公式E＝n与E＝Blv的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势． 一、电磁感应现象中的感生电场 [问题设计] 如图1所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势． 图1 (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ [要点提炼] 1．感生电场 磁场变化时会在周围空间激发一种，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把这种电场叫做． 2．感生电动势 (1)定义：由感生电场产生的感应电动势称为． (2)大小：E＝n. (3)方向判断：和右手螺旋定则． 二、电磁感应现象中的洛伦兹力 [问题设计] 如图2所示，导体棒CD在均匀磁场中运动． 图2 (1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体中自由电荷相对纸面的运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷． (2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？为什么？ (3)导体棒的哪端电势比较高？如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？ [要点提炼] 动生电动势 1．产生：导体切割磁感线时，如果磁场不变化，空间就不存在，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到，这种情况下产生的电动势称为．这时的非静电力与有关． 2．大小：E＝Blv(B的方向与v的方向垂直)． 3．方向判断：． 三、E＝n和E＝Blv的选用技巧 产生感应电动势的方式有两个：一是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势E＝n，叫感生电动势；另一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势E＝Blv，叫动生电动势． 1．E＝n适用于任何情况下平均感应电动势的求法，当Δt→0时，E为值． 2．E＝Blv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式． (1)当v为平均速度时，E为感应电动势． (2)当v为瞬时速度时，E为感应电动势． 3．当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的．两者在方向相同时，方向相反时．(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向) 四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 [问题设计] 一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求OA两端产生的感应电动势． 一、对感生电场的理解 例1 某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是( ) 图3 A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱 二、动生电动势的理解与应用 例2 在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处电势为φ2，则( ) A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高 C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高 三、E＝n和E＝Blv的选用技巧 例3 如图4所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T．问： 图4 (1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？ (2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？ 四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 例4 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为B.求： 图5 (1)金属棒ab的平均速率； (2)a、b两端的电势差； (3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？ 1．(对感生电场的理解)在下列选项所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是( ) 2．(E＝n与E＝Blv的选用技巧)如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( ) 图6 A．感应电流方向不变B．CD段直导线始终不受