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(共26张PPT)
5.电磁感应现象的两类情况
宁冰霜
学
习
目
标
1.认识感生电场，知道感生电动势和动生电动势的概念。
2.会分析感生电动势和动生电动势对应的非静电力，理解产生感生电动势和动生电动势产生的原因。
3.会判断感生电动势和动生电动势的方向，能灵活运用公式进行分析和计算。
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1.电路中电动势的作用实际上是某种
对自由电荷的作用。例如，电池中电解液与两极板的化学作用使两极板分别带了正负电荷。
答案：非静电力
2.一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感应电动势。这种情况下，
扮演了非静电力的角色。
答案：感生电场
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3.英国物理学家
认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，这种电场叫
。
答案：麦克斯韦；感生电场
4.感生电场是一种
电场，电场线是
的。感生电场的存在与电路是否闭合无关。
答案：涡旋；闭合
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5.由
产生的电动势叫感生电动势；由
产生的电动势叫动生电动势。
答案：感生电场；导体运动
6.感生电动势大小：E=
动生电动势大小：E=
7.判断感生电动势方向的方法是
；判断动生电动势方向的方法是
。
答案：楞次定律和右手螺旋定则；右手定则
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一、感生电场
英国物理学家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的电场。
注意：
①感生电场一种旋涡电场，电场线是闭合的；
②感生电场方向与磁场方向垂直且阻碍磁场增强；
③感生电场的存在与电路是否闭合无关。
B
如图：空间中有一个竖直向上的磁场，磁场强度不断增大，则根据楞次定律和右手螺旋定则判断感生电场方向。
E
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二、感生电动势
1.感生电动势：由感生电场产生的电动势。
2.感生电动势大小：
3.方向判断：楞次定律和右手螺旋定则
三、动生电动势
1.动生电动势：由导体运动产生的电动势。
2.感生电动势大小：E=BLv
（B?v）
3.方向判断：右手定则
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感生电动势
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动生电动势
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如图，运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，因此，导体中的电子的合速度v合，电子受到的洛伦兹力F洛=evB，且F洛与v合垂直，所以洛伦兹力对电子不做功。
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v
u
v合
F洛
四、电磁感应中的洛伦兹力
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例1.（多选）如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为7匝，边长La=3Lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，则（
）
A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B.a、b线圈中感应电动势之比为9:1
C.a、b线圈中感应电流之比为3:1
D.a、b线圈中的电功率之比为3:1
答案：BC
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a
b
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例2.一架飞机以300m/s的速度在某处沿水平方向飞行，该处地磁场的竖直分量为2×10-5T，飞机机翼总长度为20m，机翼两端间的感应电动势是多少？
解析：根据E=BLv求解
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例3.（多选）关于感生电动势和动生电动势的比较，下列说法正确的是（
）
A.感生电动势是由于变化的磁场产生了感生电场，感生电场对导体内的自由电荷产生作用而使导体两端出现的电动势
B.动生电动势是由于导体内的自由电荷随导体棒一起运动而受到洛伦兹力的作用产生定向移动，使导体棒两端出现的电动势
C.在动生电动势产生的过程中，洛伦兹力对自由电荷做功
D.感生电动势和动生电动势产生的实质都是由于磁通量的变化引起的，只是感生电动势是由于磁场的变化产生的，而动生电动势是由于面积的变化产生的
答案：ABD
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五、电磁感应中的电路问题
例.粗细均匀地电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图，则在移出过程中线框的ab边两端的电势差的绝对值最大的是（
）
A
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a
b
a
b
a
b
a
b
B
C
D
答案：B
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五、电磁感应中的电路问题
方法技巧：
1.“电源”的确定方法：切割磁感线的导体（或磁通量发生变化的线圈）相当于“电源”，该部分导体（或线圈）的电阻相当于“内电阻”。
2.电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电流”外部电流从正极流向负极。
3.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式求解相关问题。
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电磁感应中的电荷量问题
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六、电磁感应中的电荷量问题
例4.面积S=0.2m2、n=100匝的圆形线圈，处在如图所示的匀强磁场内，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律是B=0.02t（T），R=3Ω，线圈电阻r=1Ω，求通过R的电流方向和4s内通过导线横截面的电荷量。
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a
b
R
B
r
解析：由楞次定律可判断电阻R中的电流方向为b→a；
根据法拉第电磁感应定律和q=It可计算电荷量。
方法技巧：
1.求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算。
2.计算电荷量公式：q=nΔ?/R，其中n是线圈匝数，Δ?是磁通量的变化量，R是回路中的总电阻。
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六、电磁感应中的图像问题
1.问题类型
（1）由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像。
（2）由给定的图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。
例5.一个圆形线圈的匝数n=100，线圈的面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（
）
A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向
B.电阻R两端的电压随时间均匀增大
C.线圈电阻r消耗的功率为4×10-4W
D.前4s内通过R的电荷量为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、电磁感应中的图像问题
2.图像类型
（1）各物理量随时间t变化的图像，即B-t图像、?-t图像、E-t图像和I-t图像。
（2）导体切割磁感线运动时，还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图像，即E-x图像和I-x图像。
（3）解决此类问题需要熟练掌握的规律：安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律。
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七、电磁感应中的动力学
电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，这类问题需要综合运用电磁感应规律和力学的相关规律解决。因此，处理此类问题的一般思路是“先电后力”，具体如下：
（1）先做“源”的分析：分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E或r。
（2）再进行“路”的分析：画出电路图，分析电路结构，求出相关部分的电流，再算安培力。
（3）然后是“力”的分析：对研究对象进行受力分析，注意安培力的方向。
（4）最后根据运动状态列方程。
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七、电磁感应中的动力学及能量问题
例6.如图，L1=0.5m，L2=0.8m，回路总电阻R=0.2Ω，物体的质量M=0.04Kg，导轨光滑，开始时磁场B0=1T，现使磁感应强度以ΔB/Δt=0.2T/s的变化率均匀地增大。当t为多少时，物体刚好离开地面？（g=10m/s2）
M
L1
L2
B
a
b
思路：根据法拉第电磁感应定律判断电流方向；根据右手定则判断导体棒ab所受安培力方向；物体刚好离开地面，即F安=Mg
答案：4s
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八、电磁感应中的能量问题
1.电磁感应中能力的转化
电磁感应过程的实质是不同形式的能量相互转化的过程，其能量转化方式为：
其他形式的能量（如机械能）
克服安培力做功
电能
电流做功
焦耳热或其他形式的能
2.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路
（1）确定回路，分清电源和外电路。
（2）分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化。如：
滑动摩擦力做功，产生内能；重力做功，重力势能改变；安培力做功，电能改变。
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电磁感应中的安培力做的功
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八、电磁感应中的能量问题
例7.如图，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L=0.5m，框电阻不计，匀强磁场磁感应强度B=1T，方向与框面垂直，金属棒MN电阻r=1Ω、质量m=0.1Kg，无初速度释放，并与框保持良好接触。从释放到达最大速度的过程中，通过棒某一横截面的电荷量q=2C。（g=10m/s2）
（1）棒的最大速度v
（2）此过程棒下落的高度
（3）此过程中回路产生的电能E
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×
×
M
N
L
B
解析：当金属棒匀速运动时处于平衡状态，此时速度最大，应用平衡条件求解最大速度；根据通过导体横截面的电荷量可计算导体棒下落高度；由能量守恒可得差生的电能。
答案：4m/s，4m，3.2J
课堂小结
一、感生电场
英国物理学家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的电场。
注意：
①感生电场一种旋涡电场，电场线是闭合的；
②感生电场方向与磁场方向垂直且阻碍磁场增强；
③感生电场的存在与电路是否闭合无关。
B
如图：空间中有一个竖直向上的磁场，磁场强度不断增大，则根据楞次定律和右手螺旋定则判断感生电场方向。
E
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二、感生电动势
1.感生电动势：由感生电场产生的电动势。
2.感生电动势大小：
3.方向判断：楞次定律和右手螺旋定则
三、动生电动势
1.动生电动势：由导体运动产生的电动势。
2.感生电动势大小：E=BLv
（B?v）
3.方向判断：右手定则

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