高二物理电磁感应 第5~7节人教实验版知识精讲.doc

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1、高二物理电磁感应第5~7节人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：电磁感应第5~7节二.知识要点：（1）知道感生电动势和动生电动势的概念及产生的原理．会用法拉第电磁感应定律计算电动势的大小，会用楞次定律判定感生电流的方向．（2）知道什么是互感现象和自感现象，知道互感现象和自感现象的利和弊，以及对它们的利用和防止．了解自感系数和自感电动势，知道自感系数的意义和决定因素．（3）知道涡流是怎样产生的．知道涡流存在对我们的利与弊两方面，以及如何利用和防止．知道电磁阻尼、电磁驱动的工作原理．三.重点、难点：（一）感生电动势和动生电动势1.感生电场和感生电动势19世纪60年代，英国物理

2、学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，我们把这种电场叫感应电场．静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，到负电荷终止，电场线不闭合．而感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的．如右图所示，当磁场增强时，产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线．如果此空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生了感应电动势．涡旋电场对自由电子的作用力就是搬运电荷做功的非静电力．说明：感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因．感应电场的方向同样可由楞次定律判断．由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势

3、．感生电动势在电路中作用就是电源，其电路就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电．大小，方向由楞次定律判断2.动生电动势①产生：导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生动生电动势，它是由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的．用心爱心专心洛伦兹力总是与电荷的运动方向垂直，因此，洛伦兹力对电荷不做功．但是动生电动势又等于洛伦兹力搬运单位正电荷所做的功．这就是说两者有矛盾。其实并不矛盾，运动导体中的自由电子，不但随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，正是这个定向移动才产生感应电流，如图所示。因此，导体中的电子的合速度V等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为

4、Fv＝eVB．Fv与合速度V垂直．它对电子不做功，Fv的一个分量是F1＝evB，这个分力做功，产生动生电动势。Fv的另一个分量是F2＝euB，阻碍导体运动，做负功。可以证明两个分力F1和F2所做功的代数和为零。结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所做的功，通过另一个分力F1转化为感应电流的能量。②大小推导：如图所示，ab棒处于匀强磁场中，磁感应强度为B．垂直纸面向里，沿光滑导轨以速度v匀速向右滑行，已知导轨宽度为L，经过时间t运动到a′b′位置，由法拉第电磁感应定律可得故动生电动势的大小为E＝BLv若从感生电动势的产生原因

5、上看，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极，非静电力所做的功作用在单位正电荷上的洛伦兹力。于是，动生电动势就是E＝BLv．与法拉第电磁感应定律得到的结果一致．方向判断：右手定则．（二）互感和自感1.互感现象互感：在下图所示电路中，当L1，中电流变化时，它所产生的变化的磁场会在L2中产生感应电动势，这种现象叫互感。用心爱心专心说明：（1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间．（2）互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路．变压器就是利用互感现象制成的．（3）在电力工程和

6、电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感．2.自感现象自感：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象．自感现象是一种特殊的电磁感应现象．由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁通量发生变化时，线路中就产生感应电动势．在自感现象中，由于流过线圈自身的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生自感电动势．说明：（1）自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用．（2）自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自

7、感电动势与原来电流方向相同．3.对自感系数的理解：（1）不同线圈在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势不同，在这里我们用自感系数来描述线圈的这种特征．（2）物理意义：表征线圈产生自感电动势本领的大小的物理量．数值上等于通过线圈的电流在1s内改变lA时产生的自感电动势的大小．（3）大小：线圈越长，越粗，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多．（三）涡流（1）理解涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，只要把金属块放在变化的磁场中，或者是让金属块在磁场中运动，金属块中均可