5电磁感应现象的两类情况第四章电磁感应学习目标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En与EBlv的区别和联系.内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习一、感生电场的产生一、感生电场的产生麦克斯韦在他的电磁理论中指出： 的磁场能在周围空间激发 ，这种电场叫感生电场.二、感生电动势的产生二、感生电动势的产生1.由 产生的电动势叫感生电动势.2.感生电动势大小：E3.方向判断：由 和 判定.变化感生电场电场右手螺旋定则 .楞次定律三、动生电动势的产生三、动生电动势的产生1.由于 产生的电动势叫动生电动势.2.动生电动势大小：(B的方向与v的方向垂直).3.方向判断： 定则.导体运动右手EBlv答案即学即用即学即用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.()答案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5105 T.鸽子以20 m/s的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30 cm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.左3104重点探究导导学学探探究究如图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.(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？一、电磁感应中的感生电场和感生电动势图1答案答案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.答案(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？答案答案答案感生电场对自由电荷的作用.知识深化知识深化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A.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图2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：技巧点拨技巧点拨导学探究导学探究如图3所示，导体棒CD在匀强磁场中运动.(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).二、电磁感应中的动生电场和动生电动势图3答案答答案案导体棒中自由电荷(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)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？答案答答案案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)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？答案答案C端电势较高，导体棒中电流是由D到C的.例例2如图4所示，边长为L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A.线圈中无电流，abcdB.线圈中无电流，abdcC.线圈中有电流，abcdD.线圈中有电流，abdc图4解解析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.解析答案三、En 和EBlv的比较应用EnEBlv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的情况计算结果 t内的平均感应电动势某一时刻的瞬时感应电动势联系EBlv是由En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，ABON，若AB以5 m/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0.2 T.问：(1)3 s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？图5解析答案(2)3 s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？解析答案解析解析3 s内回路中磁通量的变化量3 s内电路中产生的平均感应电动势为：四、导体棒转动切割产生感应电动势的计算例例4长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，如图6所示，磁感应强度为B.求：(1)ab棒的平均速率；图6解析答案(2)金属棒ab两端的电势差；解析答案(3)经时间t金属棒ab所扫过面积中通过的磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？解析答案解析解析经时间t金属棒ab所扫过的扇形面积由法拉第电磁感应定律得：导体转动切割磁感线导体转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端固定，以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为E ，如图7所示.总结提升总结提升图7若圆盘在磁场中以角速度绕圆心匀速转动时，如图8所示，相当于无数根“辐条”转动切割，它们之间相当于电源的并联结构，圆盘上的感应电动势为图8达标检测1.(感感生生电电场场和和感感生生电电动动势势)如图9所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，则A.小球速度变大B.小球速度变小C.小球速度不变D.小球速度可能变大也可能变小答案1234图9解析2.(感感生生电电场场和和感感生生电电动动势势)如图10甲所示线圈总电阻r0.5 ，匝数n10，其端点a、b与R1.5 的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示.关于a、b两点电势a、b及两点电势差Uab，正确的是A.ab，Uab1.5 VB.ab，Uab1.5 VC.ab，Uab0.5 V答案图101234解析3.(转转动动切切割割产产生生的的动动生生电电动动势势)如图11所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为a、b、c.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是A.ac，金属框中无电流B.bc，金属框中电流方向沿abcaC.Ubc Bl2，金属框中无电流D.Uac Bl2，金属框中电流方向沿acba答案图11解析12344.(平平动动切切割割产产生生的的动动生生电电动动势势)(多选)如图12所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，从O点开始以速度v匀速右移，该导轨与金属杆均由粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是 A.电路中的感应电流大小不变B.电路中的感应电动势大小不变C.电路中的感应电动势逐渐增大D.电路中的感应电流逐渐减小答案解析1234图12