物理選修3-2第四章

第5節(jié)電磁感應現(xiàn)象的兩種情況每一個電動勢都對應有一種非靜電力—正是由于非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。感應電動勢對應的非靜電力是一種什么樣的作用?1.什么是電源？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。

2.干電池中的非靜電力是什么？化學作用。導體切割磁感線動生電動勢電鍵閉合，改變滑動片的位置感生電動勢AB相當于電源線圈B相當于電源磁場變化引起的電動勢

一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，閉合電路內(nèi)產(chǎn)生了感應電動勢。這種情況下，哪一種作用是非靜電力?一、感生電場與感生電動勢磁場變強理論探究感生電動勢的產(chǎn)生電流是怎樣產(chǎn)生的？自由電荷為什么會運動？你認為是那種力？為什么？猜想：使電荷運動的力可能是洛

倫茲力、靜電力、或者是其它力磁場變強磁場變化時會在周圍空間激發(fā)一種電場---感生電場閉合導體中的自由電荷在這種電場力的作用下做定向運動產(chǎn)生感應電流（感生電動勢）感生電動勢的非靜電力是感生電場對電荷的作用力。感生電場的方向類似感應電流的方向判定方法----楞次定律、安培定則（英）麥克斯韋的觀點(1)

定義：變化的磁場在周圍空間激發(fā)的電場叫感生電場

(

渦旋電場

)。(3)

電場線：是閉合的曲線。（靜電場電場線是非閉合曲線）1.感生電場(2)

方向：就是感生電流的方向，用楞次定律判斷。一、感生電場與感生電動勢感生電場是產(chǎn)生感生電動勢的原因。2.感生電動勢由感生電場產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。感生電動勢所對應的非靜電力是感生電場對自由電荷的作用。3.應用實例

鐵芯電子束環(huán)形真空管道線圈(1)電子感應加速器：電子感應加速器是用感生電場來加速電子的一種設備。

它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場。在磁場中安置一個環(huán)形真空管道作為電子運行的軌道。當磁場發(fā)生變化時，就會沿管道方向產(chǎn)生感生電場。射入其中的電子就受到感生電場的持續(xù)作用而不斷加速。由圖知電子沿什么方向運動穿過真空室內(nèi)磁場的方向電子感應加速器工作原理要使電子沿此方向加速，感生電場的方向如何豎直向上由感生電場引起的磁場方向如何向下故原磁場應增強，即電流在增大。順

時

針逆

時

針第四代照明燈具：壽命是白熾燈的100倍，節(jié)能比傳統(tǒng)意義節(jié)能燈還節(jié)能一倍。(2)電子感應燈無電極、無燈絲、高光效、高顯色、長壽命二、動生電動勢的產(chǎn)生思考與討論1.動生電動勢是怎樣產(chǎn)生的？2.什么力充當非靜電力？提示：★導體中的自由電荷隨棒一起運動時會受到什么力的作用？★導體棒的哪端電勢比較高？★非靜電力與洛倫茲力有關嗎？-F電F洛v＋＋--ＣlＤ探討：-洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的作用。即外力克服洛倫茲力的一個分量F2所做的功，通過另一個分量F1轉(zhuǎn)化為感應電流的能量※洛倫茲力做功嗎？※能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？UωF洛F2F1其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能1.由于導體的運動

(

切割磁感線

)

而產(chǎn)生的感應電動勢叫動生電動勢。

注意：動生電動勢與洛倫茲力有關，但洛倫茲力始終不做功。2.動生電動勢所對應的非靜電力是洛倫茲力的分力。二、洛倫茲力與動生電動勢動生電動勢感生電動勢相當于電源的部分變化磁場中的線圈部分切割磁感線運動的導體原因方向非靜

電力

的來

源導體切割磁感線

變化磁場B變化引起

變化變化磁場在它周圍空間激發(fā)感生電場，非靜電力是感生電場力，由感生電場力對電荷做功而產(chǎn)生電動勢非靜電力是洛侖茲力的分力，由洛侖茲力對運動電荷作用而產(chǎn)生電動勢楞次定律楞次定律或右手定則課堂總結(jié)相當于電源的部分原因非靜

電力

的來

源例題：如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動，其電阻為r，長為L，串接電阻R，勻強磁場為B，當ab以V向右勻速運動過程中，求：（1）ab間感應電動勢。（2）ab間的電壓。（3）保證ab勻速運動，所加外力F。（4）在t秒內(nèi)，外力做的功；（5）在t秒內(nèi)，ab上產(chǎn)生的電熱，電阻R上產(chǎn)生的電熱。變形拓展1：水平光滑導軌間距L=1m，勻強磁場B=1T，定值電阻R=2Ω，導體棒MN的電阻r=0.5Ω，MN與導軌良好接觸，其它部分電阻不計?，F(xiàn)MN在F=2N的水平向右恒力作用下，由靜止開始運動。求：MN棒可以達到的最大速度是多少？提示：MN中的感應電流方向？導體MN哪端電勢高？MN所受安培力的方向？MN做什么運動？×××××LMN××××××××××××××××××××RF變形拓展2：導體棒MN在光滑水平導軌上，以恒定速率V向右運動，外電阻為R，勻強磁場B的方向如圖所示，下列說法正確的是：×××××LMN××××××××××××××××××××RVA、導體棒MN中的電流強度與速度V成正比B、導體棒MN受到的安培力與速度V成正比C、電阻R上產(chǎn)生的熱功率與速度V的平方成正比D、外力對MN做功的功率與V的平方成正比E、保持MN勻速運動所需的外力與與速度V成正比F、保持MN勻速運動所需的外力與與速度R成反比1.如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導軌位于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，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桿應向_______運動，速度大小為_______，作用于ab桿上的外力大小是_____。向上2mg

2.在傾角為θ的兩平行光滑長直金屬導軌的下端接有一電阻R，導軌自身的電阻可忽略不計，有一勻強磁場與兩金屬導軌平面垂直，方向垂直于導軌面向上。質(zhì)量為m，電阻可不計的金屬棒ab，在沿著導軌面且與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑，上升高度為h，如圖所示。則在此過程中(

)A.恒力F在數(shù)值上等于mgsinθB.恒力F對金屬棒ab所做的功等于mghC.恒力F與重力的合力對金屬棒ab所做的功等于電阻R上釋放的焦耳熱D.恒力F與重力的合力對金屬棒ab所做

的功等于零C解析：金屬棒ab沿導軌勻速上滑，合外力為零，恒力F在數(shù)值上等于重力沿導軌方向的分力與安培力之和，故A錯；動能不變，拉力做功等于克服重力和安培力做功，克服重力做的功等于重力勢能的增加，克服安培力做的功最終轉(zhuǎn)化為電阻R上釋放的焦耳熱，故B錯；恒力與重力的合力對金屬棒做的功等于克服安培力做的功，大小等于電阻R上釋放的焦耳熱，C對D錯。

3.如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導體MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導軌間距為L。M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直。整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下。導軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦。(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；(2)在加速下滑過程中，當ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大小；(3)求在下滑過程中，ab桿可以達到的最大速度。補充1：（感生電動勢和動生電動勢）如圖甲所示，金屬棒

ab長L=0.4m，電阻大小為1Ω

，自t=0開始從導軌最左端以v=1m/s向右勻速運動，B

隨t

變化關系如圖乙，則()vB/Tt/s0.52011.0甲乙BDA.1s末回路中電動勢為0.8V