1、5 5电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况+-+复习电动势相关知识复习电动势相关知识 每一个电动势都对应有一种非静电每一个电动势都对应有一种非静电力力 正是由于非静电力做功把其它形正是由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能。式的能转化为电能。问题问题:感应电动势对应的非静电力感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用是一种什么样的作用?电路中电动势的作用是电路中电动势的作用是 某种非静电力某种非静电力对自由电荷的作用。对自由电荷的作用。电流是怎样产生的？电流是怎样产生的？自由电荷为什么会运动？自由电荷为什么会运动？使电荷运动的力难道是变化使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗？
2、的磁场对其施加的力吗？猜想：使电荷运动的力可能是猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力洛伦兹力、静电力、或者是其它力磁场变强磁场变强一个闭合电路静止一个闭合电路静止于磁场中于磁场中,由于磁场由于磁场强弱的变化强弱的变化,闭合电闭合电路内产生了感应电路内产生了感应电动势动势.这种情况下这种情况下,哪一种哪一种作用是非静电力作用是非静电力?一、感生电场一、感生电场与与感生电动势感生电动势感生电场模拟动画演示感生电场模拟动画演示磁场变强磁场变强(1)定义定义:(3)电场线电场线:1、感生电场、感生电场(2)方向方向:一、感生电场一、感生电场与与感生电动势感生电动势磁场变强磁场变强
3、变化的磁场在周围空间激变化的磁场在周围空间激发的电场叫发的电场叫感生电场感生电场(涡旋电场涡旋电场).就是感生电流的方向就是感生电流的方向.用楞次定律判断用楞次定律判断.是闭合的曲线是闭合的曲线.感生电场感生电场是产生是产生感生电动势的感生电动势的原因原因.2、感生电动势：、感生电动势：一、感生电场一、感生电场与与感生电动势感生电动势感生电动势所对应的感生电动势所对应的非静电力非静电力是是由感生电场产生的感应电动势由感生电场产生的感应电动势.感感生电场生电场对自由电荷的作用对自由电荷的作用.英英3、应用实例、应用实例-电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器是电子感应加速器是用用感生电场感生
4、电场来加速电子来加速电子的一种设备。的一种设备。铁芯铁芯电子束电子束环形真空环形真空管管 道道线圈线圈 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当道。当磁场发生变化磁场发生变化时，就会沿管道方向时，就会沿管道方向产生产生感生电场感生电场。射入其中的电子就。射入其中的电子就受到感生电场的受到感生电场的持续作用持续作用而不断加速。而不断加速。问题问题:电子加速应该具备什么条电子加速应该具备什么条件件?能否加速质子等其他粒子能否加速质子等其他粒子?如图如图,100匝线圈两端匝线圈两端A
5、、B与一个电压表相连与一个电压表相连.线圈内线圈内有指向纸内方向磁场有指向纸内方向磁场,线圈中的磁通量在按图乙所示线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化规律变化 (1)电压表的读数应该等于多少？电压表的读数应该等于多少？(2)请在线圈位置上标出请在线圈位置上标出感生电场感生电场的方向的方向 (3)、两端，哪端应该与电压表标号的接线柱、两端，哪端应该与电压表标号的接线柱连接？连接？例与练例与练1(1)50V(1)50V(3)A(3)A端端1.导体切割磁感线时也会产生感应电动势导体切割磁感线时也会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么该电动势产生的机理是什么?2.导体切割磁感线产生的感应电动势的大导
6、体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪些因素有关小与哪些因素有关?3.它是如何将其它形式的能转化为电能的它是如何将其它形式的能转化为电能的?二、洛伦兹力二、洛伦兹力与与动生电动势动生电动势 1、自由电荷会随着导体棒运动、自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。并因此受到洛伦兹力。导体中自导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？么方向？为了方便，可以认为导为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。体中的自由电荷是正电荷。分析与解答分析与解答:1、导体中自由电荷导体中自由电荷(正电荷正电荷)具有水平方向具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的速度，
7、由左手定则可判断受到沿棒向上的的洛伦兹力洛伦兹力作用，其作用，其合运动是斜向上的合运动是斜向上的。2、导体棒一直运动下去，自、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去一直运动下去?为什么为什么?分析与解答分析与解答:2、自由电荷不会一直运动下去自由电荷不会一直运动下去.因为因为C、D两端聚集电荷越来越两端聚集电荷越来越多，在多，在CD棒间产生的电场越来棒间产生的电场越来越强越强,当电场力等于洛伦兹力时当电场力等于洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动自由电荷不再定向运动.DX X XX X XX X XX X XX X XCLF洛洛F电电V分析与解答分析与解
8、答:3、C端电势高。端电势高。DX X XX X XX X XX X XX X XCLF洛洛F电电V从能的角度定量了解从能的角度定量了解动生电动势动生电动势分析与解答分析与解答:4、导体棒中电流是由导体棒中电流是由D指向指向C的。此的。此时导体棒可以看作是一个电源，导体时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了棒切割磁感线产生了动生电动势动生电动势。3、导体棒的哪端电势比较高、导体棒的哪端电势比较高?4、如果用导线把、如果用导线把C、D两端连到磁场两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的是沿什么方向的?1、由于导体的运动、由于导体的运动(切
9、割磁感线切割磁感线)而产生的而产生的感应电动势叫感应电动势叫动生电动势动生电动势.注意：注意：动生电动势与洛伦兹力动生电动势与洛伦兹力有关，但有关，但洛伦兹力始终不做功洛伦兹力始终不做功.2、动生电动势所对应的、动生电动势所对应的非静电力非静电力是是洛伦兹力洛伦兹力的分力的分力.二、洛伦兹力二、洛伦兹力与与动生电动势动生电动势光滑金属导轨光滑金属导轨L=0.4m,电阻不计电阻不计,均匀变化的磁场均匀变化的磁场穿过整个导轨平面穿过整个导轨平面,如图甲如图甲.磁场的磁感应强度随磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙时间变化的情况如图乙.金属棒金属棒ab的电阻为的电阻为1,自自t=0时刻开始从导轨最
10、左端以时刻开始从导轨最左端以v=1m/s的速度向右的速度向右匀速运动匀速运动,则则()A.1s末回路中电动势为末回路中电动势为0.8VB.1s末末ab棒所受磁场力为棒所受磁场力为0.64N C.1s末回路中电动势为末回路中电动势为1.6VD.1s末末ab棒所受磁场力为棒所受磁场力为1.28NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙AB例与练例与练2动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势特特点点磁场不变磁场不变，闭合电路的整，闭合电路的整体或局部在磁场中体或局部在磁场中运动运动导导致回路中磁通量变化致回路中磁通量变化闭合回路的任何部分都不闭合回路的任何部分都不动，空间动，空间磁场变化磁场变化导
11、致回导致回路中磁通量变化路中磁通量变化原原因因由于由于S变化变化引起引起回路中回路中 变化变化由于由于B变化变化引起引起回路中回路中 变化变化非静电力是洛仑兹力非静电力是洛仑兹力的的分力分力，由洛仑兹力对运，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动动电荷作用而产生电动势势变化磁场在它周围空间激发变化磁场在它周围空间激发感生电场，感生电场，非静电力是感生非静电力是感生电场力电场力，由感生电场力对电，由感生电场力对电荷做功而产生电动势荷做功而产生电动势方方向向的来源的来源非静电力非静电力楞次定律楞次定律楞次定律或右手定则楞次定律或右手定则 如图，两个相连的金属圆环，粗金属圆环的电阻如图，两个相连的金属圆
12、环，粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在环所在的区域，当磁感应随时间均匀变化时，在粗环里产生的感应电动势为粗环里产生的感应电动势为E，则，则ab两点间的电两点间的电势差为（势差为（）AE/2 BE/3 C2E/3 DE 例与练例与练3C 如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水如图，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将（）A、
13、沿顺时针方向运动、沿顺时针方向运动 B、沿逆时针方向运动、沿逆时针方向运动 C、在原位置附近往复运动、在原位置附近往复运动 D、仍然保持静止状态、仍然保持静止状态例与练例与练4A 有一面积为有一面积为S=100cmS=100cm2 2的金属环，电阻的金属环，电阻R=0.1R=0.1，环中，环中磁场变化规律如下图所示，磁场方向垂直环面向里，磁场变化规律如下图所示，磁场方向垂直环面向里，在在t t1 1到到t t2 2时间内，通过金属环的电荷量是多少？时间内，通过金属环的电荷量是多少？RnQItQREtnE?cQ210例与练例与练5如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度如图所示，竖直向上的匀强磁
14、场，磁感应强度B0=0.5T，并且以，并且以B/t=0.1T/S在变化在变化.水平轨道水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上放的导轨上放一电阻一电阻R0=0.1的导体棒，并用水平线通过定滑轮的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量为吊着质量为M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电的重物，轨道左端连接的电阻阻R=0.4，图中的，图中的L=0.8m，求至少经过多长时间，求至少经过多长时间才能吊起重物。才能吊起重物。例与练例与练6分析：分析：lRBT=MgGNF安安VVtBSE04.05.08.01.0AARREI8.05.004.00sttKtBBBBIdBFNMgF4951.05.04.05.08.0200?解答：解答：小结感应电场感应电场:由变化的磁场激发的电场由变化的磁场激发的电场.感生电动势感生电动势:由感生电场产生的感应由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势电动势称为感生电动势.动生电动势动生电动势:由于导体运动而产生的由于导体运动而产生的感应电动势感应电动势.感生电动势和动生电动势感生电动势和动生电动势
