高中物理第四章电磁感应4.5电磁感应现象的两类情况学案新人教版选修

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1、5　电磁感应现象的两类情况[学习目标]　1.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.了解动生电动势产生的原因，会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小.3.知道公式E＝n与E＝Blv的区别和联系．一、感生电场的产生麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场．二、感生电动势的产生1．由感生电场产生的电动势叫感生电动势．2．感生电动势大小：E＝n.3．方向判断：由楞次定律和右手螺旋定则判定．三、动生电动势的产生1．由于导体运动产生的电动势叫动生电动势．2．动生电动势大小：E＝Blv(B的方向与v的方向垂直)．3

2、．方向判断：右手定则．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)感生电场线是闭合的．(　√　)(2)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场．(　√　)(3)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用．(　√　)2．研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用．在北半球若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为5×10－5T．鸽子以20m/s的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30cm左右，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为________V，________(填“左”或“右”)侧电势高．答案　3×10－4　左一、电磁感应中的感生电场和感生电动

3、势[导学探究]　如图1所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场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．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？答案　(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定．(2)感生电场对自由电荷的作用．[知识深化]1．变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁场中放一个闭合电

4、路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动．2．感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合．例1　(多选)某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线，这可能是(　　)图2A．沿AB方向的磁场在迅速减弱B．沿AB方向的磁场在迅速增强C．沿BA方向的磁场在迅速增强D．沿BA方向的磁场在迅速减弱答案　AC闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向．判断思路如下：→―→二、电磁感应中的动生电场和动生电动势[导学探究]　如图3所示，导体棒CD在匀强磁场中运动．图3(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体棒中的

5、自由电荷受到的洛伦兹力方向如何？(为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷)．(2)若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？答案　(1)导体棒中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用．(2)自由电荷不会一直运动下去．因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动．(3)C端电势较高，导体棒中电流是由D到C的．例2　如图4所示，边长为L

6、的正方形线圈与足够大的匀强磁场垂直，磁感应强度为B.当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时，下列判断正确的是(　　)图4A．线圈中无电流，φa＝φb＝φc＝φdB．线圈中无电流，φa＞φb＝φd＞φcC．线圈中有电流，φa＝φb＝φc＝φdD．线圈中有电流，φa＞φb＝φd＞φc答案　B解析　线圈在运动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中不会产生感应电流，C、D错误；导线两端有电势差，根据右手定则，可知A错误，B正确．三、E＝n和E＝Blv的比较应用E＝nE＝Blv区别研究对象整个闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体切割磁感线运动

7、的情况计算结果Δt内的平均感应电动势某一时刻的瞬时感应电动势联系E＝Blv是由E＝n在一定条件下推导出来的，该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论例3　如图5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，AB⊥ON，若AB以5m/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，磁场的磁感应强度为0.2T．问：图5(1)3s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？(2)3s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？答案　(1)5m　5