2019-2020学年高中物理第四章电磁感应第5节电磁感应现象的两类情况讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第5节电磁感应现象的两类情况1．磁场变化时在空间激发出电场，叫做感生电场，此时磁场中的闭合导体回路中会产生感应电流，回路中感生电场对自由电荷的作用即为电源内部非静电力对自由电荷的作用。2．由感生电场产生的感应电动势叫做感生电动势，感生电场的方向可根据楞次定律来判定。3．导体切割磁感线时会产生动生电动势，此时导体相当于电源，电源内部的非静电力与洛伦兹力有关。一、电磁感应现象中的感生电场1．感生电场麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，它与静电场不同，不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场。2．感生电动势由感生电场产生的感应电动势。3．感生电动势中的非静电力就是感生电场对自由电

2、荷的作用。4．感生电场的方向判断由磁场的方向和强弱变化，根据楞次定律用安培定则判断。二、电磁感应现象中的洛伦兹力1．动生电动势由于导体切割磁感线运动而产生的感应电动势。2．动生电动势中的非静电力自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。3．动生电动势中的功能关系闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电能。1．自主思考——判一判(1)感生电场线是闭合的。(√)(2)磁场变化时，可以产生感生电场，并不需要电路闭合这一条件。(√)(3)感生电场是产生感生电动势的原因。(√)(4)感生电动势中的非静电力与电场力有关。(√)(5)动生电动

3、势中的非静电力与电场力有关。(×)(6)感生电动势与动生电动势一样都是由于磁场变化产生的。(×)2．合作探究——议一议(1)电磁感应现象中的感生电场与电荷周围的静电场从产生机理上看有什么区别？提示：电磁感应现象中的感生电场是由变化的磁场激发产生的，静电场是由电荷激发产生的。(2)静电场和感生电场中的电场线都是闭合曲线吗？提示：静电场中的电场线不闭合，感生电场中的电场线为闭合曲线。(3)产生动生电动势时，洛伦兹力对导体棒中的自由电荷是否做功？提示：不做功，导体棒切割磁感线时，棒中的自由电荷的运动方向始终与洛伦兹力垂直，洛伦兹力对自由电荷不做功。对感生电场的理解1．感生电场是一种涡旋电

4、场，电场线是闭合的。2．感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。3．感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。1.某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是()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方向磁场恒定不变D．沿BA方向磁场在迅速减弱解析：选A感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向

5、向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA方向增强，所以A有可能。2．[多选]下列说法中正确的是()A．感生电场由变化的磁场产生B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向解析：选AC磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C项正确，B、D项错误。3.如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将()A．不变B．增加C．减少D．以上情况都可能解析：选B当磁场增强

6、时，将产生逆时针方向的电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，动能增大。故B正确。感生电动势和动生电动势的相关计算感生电动势与动生电动势的对比感生电动势动生电动势产生原因磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷感生电场对自由电荷的电场导体中自由电荷所受洛伦兹的非静电力力沿导体方向的分力力回路中相当于电源处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体的部分磁场变化产生电动势，ΔΦ是导体运动产生电动势，ΔΦ是ΔΦ产生由于磁场变化而产生的，所以由于导体线框本身的面积发的原因ΔΦ＝ΔB·S生变化而产生的，所以ΔΦ＝B·ΔS方向判断通常由右手定则判断，也可由由楞次定律判断方法楞次定律

7、判断通常由E＝Blvsinθ计算，大小计算ΔΦ由E＝n计算ΔΦ方法Δt也可由E＝n计算Δt[典例]如图甲所示，有一面积为S＝100cm2金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t至t时间内，环中感应电流的方向如何？12通过金属环的电荷量为多少？[思路点拨][解析]由楞次定律可以判断金属环中感应电流的方向为逆时针方向。ΔBB－B由题图可知：磁感应强度的变化率为＝21，Δtt－t21ΔΦΔBB－B线圈中的磁通量的变化率：＝S＝21