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(共26張PPT)
5.電磁感應現象的兩類情況
寧冰霜
學
習
目
標
1.認識感生電場，知道感生電動勢和動生電動勢的概念。
2.會分析感生電動勢和動生電動勢對應的非靜電力，理解產生感生電動勢和動生電動勢產生的原因。
3.會判斷感生電動勢和動生電動勢的方向，能靈活運用公式進行分析和計算。
預習檢測
1.電路中電動勢的作用實際上是某種
對自由電荷的作用。例如，電池中電解液與兩極板的化學作用使兩極板分別帶了正負電荷。
答案：非靜電力
2.一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，閉合電路內產生了感應電動勢。這種情況下，
扮演了非靜電力的角色。
答案：感生電場
預習檢測
3.英國物理學家
認為，磁場變化時會在空間激發一種電場，這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產生的，這種電場叫
。
答案：麥克斯韋；感生電場
4.感生電場是一種
電場，電場線是
的。感生電場的存在與電路是否閉合無關。
答案：渦旋；閉合
預習檢測
5.由
產生的電動勢叫感生電動勢；由
產生的電動勢叫動生電動勢。
答案：感生電場；導體運動
6.感生電動勢大?。篍=
動生電動勢大?。篍=
7.判斷感生電動勢方向的方法是
；判斷動生電動勢方向的方法是
。
答案：楞次定律和右手螺旋定則；右手定則
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一、感生電場
英國物理學家麥克斯韋在他的電磁理論中指出：變化的磁場能在周圍空間激發的電場。
注意：
①感生電場一種旋渦電場，電場線是閉合的；
②感生電場方向與磁場方向垂直且阻礙磁場增強；
③感生電場的存在與電路是否閉合無關。
B
如圖：空間中有一個豎直向上的磁場，磁場強度不斷增大，則根據楞次定律和右手螺旋定則判斷感生電場方向。
E
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二、感生電動勢
1.感生電動勢：由感生電場產生的電動勢。
2.感生電動勢大?。?br/>3.方向判斷：楞次定律和右手螺旋定則
三、動生電動勢
1.動生電動勢：由導體運動產生的電動勢。
2.感生電動勢大?。篍=BLv
（B?v）
3.方向判斷：右手定則
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感生電動勢
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動生電動勢
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如圖，運動導體中的自由電子，不僅隨導體以速度v運動，而且還沿導體以速度u做定向移動，因此，導體中的電子的合速度v合，電子受到的洛倫茲力F洛=evB，且F洛與v合垂直，所以洛倫茲力對電子不做功。
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×
v
u
v合
F洛
四、電磁感應中的洛倫茲力
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例1.（多選）如圖所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成，匝數均為7匝，邊長La=3Lb，圖示區域內有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間均勻增大，則（
）
A.兩線圈內產生順時針方向的感應電流
B.a、b線圈中感應電動勢之比為9:1
C.a、b線圈中感應電流之比為3:1
D.a、b線圈中的電功率之比為3:1
答案：BC
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a
b
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例2.一架飛機以300m/s的速度在某處沿水平方向飛行，該處地磁場的豎直分量為2×10-5T，飛機機翼總長度為20m，機翼兩端間的感應電動勢是多少？
解析：根據E=BLv求解
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例3.（多選）關于感生電動勢和動生電動勢的比較，下列說法正確的是（
）
A.感生電動勢是由于變化的磁場產生了感生電場，感生電場對導體內的自由電荷產生作用而使導體兩端出現的電動勢
B.動生電動勢是由于導體內的自由電荷隨導體棒一起運動而受到洛倫茲力的作用產生定向移動，使導體棒兩端出現的電動勢
C.在動生電動勢產生的過程中，洛倫茲力對自由電荷做功
D.感生電動勢和動生電動勢產生的實質都是由于磁通量的變化引起的，只是感生電動勢是由于磁場的變化產生的，而動生電動勢是由于面積的變化產生的
答案：ABD
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五、電磁感應中的電路問題
例.粗細均勻地電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行。現使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖，則在移出過程中線框的ab邊兩端的電勢差的絕對值最大的是（
）
A
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a
b
a
b
a
b
a
b
B
C
D
答案：B
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五、電磁感應中的電路問題
方法技巧：
1.“電源”的確定方法：切割磁感線的導體（或磁通量發生變化的線圈）相當于“電源”，該部分導體（或線圈）的電阻相當于“內電阻”。
2.電流的流向：在“電源”內部電流從負極流向正極，在“電流”外部電流從正極流向負極。
3.運用閉合電路歐姆定律、串并聯電路特點、電功率、電熱等公式求解相關問題。
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電磁感應中的電荷量問題
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六、電磁感應中的電荷量問題
例4.面積S=0.2m2、n=100匝的圓形線圈，處在如圖所示的勻強磁場內，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應強度B隨時間t變化的規律是B=0.02t（T），R=3Ω，線圈電阻r=1Ω，求通過R的電流方向和4s內通過導線橫截面的電荷量。
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a
b
R
B
r
解析：由楞次定律可判斷電阻R中的電流方向為b→a；
根據法拉第電磁感應定律和q=It可計算電荷量。
方法技巧：
1.求解電路中通過的電荷量時，一定要用平均感應電動勢和平均感應電流計算。
2.計算電荷量公式：q=nΔ?/R，其中n是線圈匝數，Δ?是磁通量的變化量，R是回路中的總電阻。
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六、電磁感應中的圖像問題
1.問題類型
（1）由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像。
（2）由給定的圖像分析電磁感應過程，求解相應的物理量。
例5.一個圓形線圈的匝數n=100，線圈的面積S=200cm2，線圈的電阻r=1Ω，線圈外接一個阻值R=4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應強度隨時間變化的規律如圖乙所示，下列說法正確的是（
）
A.線圈中的感應電流方向為順時針方向
B.電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大
C.線圈電阻r消耗的功率為4×10-4W
D.前4s內通過R的電荷量為4×10-4C
×
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a
b
R
B
r
0
0.2
0.4
4
t/s
B/T
答案：B
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六、電磁感應中的圖像問題
2.圖像類型
（1）各物理量隨時間t變化的圖像，即B-t圖像、?-t圖像、E-t圖像和I-t圖像。
（2）導體切割磁感線運動時，還涉及感應電動勢E和感應電流I隨導體位移變化的圖像，即E-x圖像和I-x圖像。
（3）解決此類問題需要熟練掌握的規律：安培定則、左手定則、楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應定律、歐姆定律。
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七、電磁感應中的動力學
電磁感應問題往往跟力學問題聯系在一起，這類問題需要綜合運用電磁感應規律和力學的相關規律解決。因此，處理此類問題的一般思路是“先電后力”，具體如下：
（1）先做“源”的分析：分離出電路中由電磁感應所產生的電源，求出電源參數E或r。
（2）再進行“路”的分析：畫出電路圖，分析電路結構，求出相關部分的電流，再算安培力。
（3）然后是“力”的分析：對研究對象進行受力分析，注意安培力的方向。
（4）最后根據運動狀態列方程。
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七、電磁感應中的動力學及能量問題
例6.如圖，L1=0.5m，L2=0.8m，回路總電阻R=0.2Ω，物體的質量M=0.04Kg，導軌光滑，開始時磁場B0=1T，現使磁感應強度以ΔB/Δt=0.2T/s的變化率均勻地增大。當t為多少時，物體剛好離開地面？（g=10m/s2）
M
L1
L2
B
a
b
思路：根據法拉第電磁感應定律判斷電流方向；根據右手定則判斷導體棒ab所受安培力方向；物體剛好離開地面，即F安=Mg
答案：4s
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八、電磁感應中的能量問題
1.電磁感應中能力的轉化
電磁感應過程的實質是不同形式的能量相互轉化的過程，其能量轉化方式為：
其他形式的能量（如機械能）
克服安培力做功
電能
電流做功
焦耳熱或其他形式的能
2.求解電磁感應現象中能量問題的一般思路
（1）確定回路，分清電源和外電路。
（2）分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發生了轉化。如：
滑動摩擦力做功，產生內能；重力做功，重力勢能改變；安培力做功，電能改變。
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電磁感應中的安培力做的功
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八、電磁感應中的能量問題
例7.如圖，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框寬L=0.5m，框電阻不計，勻強磁場磁感應強度B=1T，方向與框面垂直，金屬棒MN電阻r=1Ω、質量m=0.1Kg，無初速度釋放，并與框保持良好接觸。從釋放到達最大速度的過程中，通過棒某一橫截面的電荷量q=2C。（g=10m/s2）
（1）棒的最大速度v
（2）此過程棒下落的高度
（3）此過程中回路產生的電能E
×
×
×
×
×
×
M
N
L
B
解析：當金屬棒勻速運動時處于平衡狀態，此時速度最大，應用平衡條件求解最大速度；根據通過導體橫截面的電荷量可計算導體棒下落高度；由能量守恒可得差生的電能。
答案：4m/s，4m，3.2J
課堂小結
一、感生電場
英國物理學家麥克斯韋在他的電磁理論中指出：變化的磁場能在周圍空間激發的電場。
注意：
①感生電場一種旋渦電場，電場線是閉合的；
②感生電場方向與磁場方向垂直且阻礙磁場增強；
③感生電場的存在與電路是否閉合無關。
B
如圖：空間中有一個豎直向上的磁場，磁場強度不斷增大，則根據楞次定律和右手螺旋定則判斷感生電場方向。
E
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二、感生電動勢
1.感生電動勢：由感生電場產生的電動勢。
2.感生電動勢大?。?br/>3.方向判斷：楞次定律和右手螺旋定則
三、動生電動勢
1.動生電動勢：由導體運動產生的電動勢。
2.感生電動勢大?。篍=BLv
（B?v）
3.方向判斷：右手定則

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