第五節(jié)感生電動勢和動生電動勢教學目標：（一）知識與技能知道感生電場。知道感生電動勢和動生電動勢及其區(qū)別與聯(lián)系。（二）過程與方法通過同學們之間的討論、研究增強對兩種電動勢的認知深度，同時提高學習物理的興趣。（三）情感、態(tài)度與價值觀學生通過對相應(yīng)物理學史的了解，培養(yǎng)熱愛科學、尊重知識的良好品德。教學重點：感生電動勢與動生電動勢的概念。教學難點：對感生電動勢與動生電動勢實質(zhì)的理解。教學方法：討論法，講練結(jié)合法教學手段：多媒體課件教學活動:引入：什么是電源？什么是電動勢？電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如果電源移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值-，叫做電源的q電動勢。用E表示電動勢，則：EWq在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應(yīng)電動勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？下面我們就來研究這個問題。新課教學：一、感生電場與感生電動勢提出問題：如圖所示，一個閉合回路靜止于磁途靠,*十場中，由于穿過閉合回路的磁場增強，閉合回路內(nèi)/TI囹4.，.i艇埒處化in產(chǎn)生r胳成電功掙.歌環(huán)作RT電力？產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色?分析：19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋認為，變化的磁場在周圍的空間會激發(fā)電場，這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產(chǎn)生的。這種由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場。這種電場對自由電荷有力的作用，使自由電荷運動起來，形成了電流，或者說產(chǎn)生了電動勢?？梢?，所謂的非靜電力實質(zhì)上是感生電場對自由電荷的作用力。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做感生電動勢。感生電場：由磁場的變化而激發(fā)的電場（渦旋電場，不同于靜電場，它的電場線是閉合的曲線）稱為感生電場。感生電動勢：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為感生電動勢。感生電動勢的方向：感生電動勢的方向就是感應(yīng)電流的方向，可根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則來判斷，感生電動勢中的非靜電力是感生電場對自由電荷的作用力。問題探究：現(xiàn)代科學研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生感生電場使電子加速。上圖為俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵線圈的電流方向與圖示方向一致時，電流的大小應(yīng)該怎樣變化才能使電子加速？分析與解答：電子帶負電，它在電場中受力的方向與電場方向相反。本題中電子沿逆時針方向運動，所以為使電子加速，產(chǎn)生的電場必須沿順時針方向。在圖中，磁場方向由下向上。根據(jù)楞次定律，為使真空室中產(chǎn)生順時針方向的感生電場，磁場應(yīng)該由弱變強。也就是，為使電子加速，電磁鐵中的電流應(yīng)該由小變大。情景設(shè)置：如圖，導體棒CD在均勻的磁場中運動。

思考一：自由電荷會隨著導體棒運動，并因此受到洛倫茲力。導體棒中的自由電荷相對于紙面的運動大致沿什么方向？為了方便，可以認為導體棒中的電荷是正電荷。思考二：導體棒一直運動下去，自由電荷是否總會沿著導體棒運動？為什么？思考三：導體棒哪端的電勢比較高？思考四：如果用導線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導體棒中的電流是沿什么方向的？說明：以上討論不必考慮自由電荷的雜亂無章的熱運動。分析與討論：思考一：導體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度，由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用，其合運動是斜向上的。思考二：自由電荷不會一直運動下去。因為C、D兩端聚集電荷越來

越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強，當電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運動。思考三：C端電勢高。思考四：導體棒中電流是由D指向C的。通過上面的分析可以看到：一段導體在做切割磁感線運動時相當于一個電源，這時的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。二、動生電動勢什么是動生電動勢：由于導體運動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。動生電動勢中的非靜電力：自由電荷隨導體棒運動而受到洛倫茲力作用，非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。如圖所示，導體棒運動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，試分￥一￥一?廠動生電動勢中的功能關(guān)系：分析：導體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運動方向相

反，阻礙導體棒的運動，導體棒要克服安培力做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。閉合電路中，導體棒做切割磁感線運動時，克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?！纠}1】如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，下列說法中正確的是（AC）磁場變化時，會在在空間中激發(fā)一種電場使電荷定向移動形成電流的力是磁場力使電荷定向移動形成電流的力是電場力以上說法都不對【例題2】如圖所示，導體AB在做切割磁感線運動時，將產(chǎn)生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（AB）因?qū)w運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)

動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學問題分析例題3：如圖所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R,處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中，求:⑴拉力的大小F;⑵拉力的功率P;⑶拉力做的功W；⑷線圈中產(chǎn)生的電熱Q；⑸通過線圈某一截面的電荷量q。解析：這是一道基本練習題，要注意計算中所用的邊長是L1還是L2,還應(yīng)該思考一下這些物理量與速度v之間有什么關(guān)系。EB2L2v⑴E=BL2v,I=-,F=BIL2,F=r2mvB2L2v23P=Fv=2—Mv2R⑶w=FL=BLLvxv1R⑷Q=Wxv⑸q=I.t=Et=鮑與v無關(guān)RR特別要注意電熱Q和電荷q的區(qū)別，其中q=迎與速度無關(guān)！R【例題3】如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導軌位于磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場’一:—―"中，導軌電阻不計，另外兩根與上述光滑導軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動，則ab桿應(yīng)向上運動，速度大小為2mgR/B2L2,作用于ab桿上的外力大小為2mg。TOC\o"1-5"\h\z鞏固練習：、1.如圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的-.」平面內(nèi)做圓周運動，當磁感應(yīng)強度均勻增大時，此粒子的動-能將（B）

A.不變B.增加C.減少D.以上情況都可能2.穿過一個電阻為lQ的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒鐘均勻地減少2Wb,^U（BD）A.線圈中的感應(yīng)電動勢一定是每秒減少2VB.線圈中的感應(yīng)電動勢一定是2VC.線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少2AD.線圈中的感應(yīng)電流一定是2A3.在勻強磁場中，ab、cd兩根導體棒沿兩根導軌分別以速度七、與滑動，如圖所示，下列情況中，能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是（。A.七=與，方向都向右B.七=與，方向都向左C.v1>v2，七向右，v2向左D.v1>v2，七向左，v2向右如圖所示，面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強磁場中，磁場方問垂直于線圈平面，已知磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律為B=,、、估由叫仆由舊土皿(2+0.2t)T,定值電阻、=6Q，線圈電阻R2=4Q，求：L磁通量變化率，回路的感應(yīng)電動勢；(4V)a、b兩點間電壓Uab(2.4A)。如圖所示，在物理實驗中，常用“沖擊式