《電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況》課件

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1、 全 球 震 撼 首 見(jiàn) ： 中 國(guó) 車(chē) 載 電 磁 炮 2011年 5月 28日 + -+ + + +復(fù) 習(xí) 電 動(dòng) 勢(shì) 相 關(guān) 知 識(shí)每 一 個(gè) 電 動(dòng) 勢(shì) 都 對(duì) 應(yīng) 有 一 種 非 靜 電 力 正 是由 于 非 靜 電 力 做 功 把 其 它 形 式 的 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能干 電 池 ： 化 學(xué) 作 用 非 靜 電 力 一 個(gè) 閉 合 電 路 靜 止于 磁 場(chǎng) 中 ,由 于 磁 場(chǎng)強(qiáng) 弱 的 變 化 ,閉 合 電路 內(nèi) 產(chǎn) 生 了 感 應(yīng) 電動(dòng) 勢(shì) .我 們 稱 之 為 感生 電 動(dòng) 勢(shì) 。 磁 場(chǎng) 變 弱一 .電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 中 的 感 生 電 場(chǎng)感 生 電 動(dòng) 勢(shì) ：

2、? 非 靜 電 力 電流是怎樣產(chǎn)生的？自由電荷為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？使電荷運(yùn)動(dòng)的力難道是變化的磁場(chǎng)對(duì)其施加的力嗎？猜想：使電荷運(yùn)動(dòng)的力可能是洛倫茲力、靜電力、或者是其它力磁 場(chǎng) 變 弱 （ 二 ） 英 麥克斯韋認(rèn)為： (1)定 義 :變 化 的 磁 場(chǎng) 在 周 圍 空 間 激 發(fā) 的 電 場(chǎng) 叫 感 生 電 場(chǎng)(渦 旋 電 場(chǎng) ).(3) 電 場(chǎng) 線 :是 閉 合 的 曲 線 .1、 感 生 電 場(chǎng)(2)方 向 :就 是 感 生 電 流 的 方 向 . （ 三 ） 感 生 電 場(chǎng) 與 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) 磁 場(chǎng) 變 弱2、 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) ： （ 1） 定 義 ： 由 感 生 電 場(chǎng) 產(chǎn) 生 的

3、感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) . （ 2） 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) ：感 生 電 場(chǎng) 對(duì) 自 由 電 荷 的 作 用 非 靜 電 力 9 思 考 1： 產(chǎn) 生 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) 的 非 靜 電 力 是 什 么 提 供 的 ？E感B原 I感 生 電 動(dòng) 勢(shì) 是 感 生 電 場(chǎng) 產(chǎn) 生 的 電 場(chǎng) 力 提 供 的 。 10E感一一一 一 一一一一一 B原 沒(méi) 有 導(dǎo) 體 ， 有 感 生 電 場(chǎng) 嗎 ？ 導(dǎo) 體 有 何 作 用 ？有 感 生 電 場(chǎng) ， 導(dǎo) 體 提 供 了 自 由 電 荷 。 11 靜電場(chǎng) E0感生電場(chǎng) Ek起源由靜止電荷激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)線形狀電場(chǎng)線為非閉合曲線電場(chǎng)線為閉合曲線E k靜電

4、場(chǎng)為有源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng) 3、 應(yīng) 用 實(shí) 例 -電 子 感 應(yīng) 加 速 器電 子 感 應(yīng) 加 速 器 是 用 感 生 電 場(chǎng) 來(lái) 加速 電 子 的 一 種 設(shè) 備 。 它 的 基 本 原 理如 圖 示 ， 上 下 為 電 磁 鐵 的 兩 個(gè) 磁 極 ，磁 極 之 間 有 一 個(gè) 環(huán) 形 真 空 室 ， 電 子在 真 空 室 中 做 圓 周 運(yùn) 動(dòng) 。 電 磁 鐵 線圈 電 流 的 大 小 、 方 向 可 以 變 化 ， 產(chǎn)生 的 感 生 電 場(chǎng) 使 電 子 加 速 。 上 圖 為真 空 室 的 俯 視 圖 ， 如 果 從 上 向 下 看 ，電 子 沿 逆 時(shí) 針 方 向 運(yùn) 動(dòng) 。 當(dāng) 電

5、 磁 鐵線 圈 電 流 的 方 向 與 圖 示 方 向 一 致 時(shí) ，電 流 的 大 小 應(yīng) 該 怎 樣 變 化 才 能 使 電子 加 速 ？ 二 .電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 中 的 洛 倫 茲 力 導(dǎo) 體 切 割 磁 感 線 時(shí) 也 會(huì) 產(chǎn) 生 感 應(yīng) 電 動(dòng)勢(shì) 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) ,該 電 動(dòng) 勢(shì) 產(chǎn) 生 的 機(jī)理 是 什 么 ?非 靜 電 力 又 與 什 么 有 關(guān) 呢 ？動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) ： ? 非 靜 電 力 1、 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 是 怎 樣 產(chǎn) 生 的 ？2、 什 么 力 充 當(dāng) 非 靜 電 力 ？ 導(dǎo) 體 中 的 自 由 電 荷 受 到 什 么 力 的 作 用 ？ 導(dǎo) 體 棒

6、 的 哪 端 電 勢(shì) 比 較 高 ？ 非 靜 電 力 與 洛 倫 茲 力 有 關(guān) 嗎 ？ 理 論 分 析 ： v_fff v_+導(dǎo) 體 兩 端 產(chǎn) 生 電 勢(shì)差 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì)動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 是導(dǎo) 體 中 的 自 由電 荷 在 磁 場(chǎng) 中受 到 洛 侖 茲 力作 用 的 結(jié) 果 。 f CD 17X X XX X XX X XX X XX X X 導(dǎo) 體 CD在 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) B中 以 速 度 V向 右 運(yùn) 動(dòng) ,并 且 導(dǎo) 線 CD與B、 V的 方 向 相 垂 直 ,由 于 導(dǎo) 體 中 的 自 由 電 子 隨 導(dǎo) 體 一 起 運(yùn) 動(dòng) .因 此 每 個(gè) 電 子 受 到 的 洛 倫 茲

7、 力 為 F洛 =eVB,F洛 方 向 向 下 在力 的 作 用 下 ， 自 由 電 子 沿 導(dǎo) 體 向 下 運(yùn) 動(dòng) ， 使 導(dǎo) 體 下 端 出 現(xiàn)過(guò) 剩 的 負(fù) 電 荷 , 導(dǎo) 體 上 端 出 現(xiàn) 過(guò) 剩 的 正 電 荷 結(jié) 果 使 導(dǎo) 體 上端 C的 電 勢(shì) 高 于 下 端 D的 電 勢(shì) ,出 現(xiàn) 由 C指 向 D的 靜 電 場(chǎng) ,此 時(shí)電 場(chǎng) 對(duì) 自 由 電 子 的 作 用 力 是 向 上 ,與 洛 倫 茲 力 方 向 相 反 ,當(dāng) 二力 互 相 平 衡 時(shí) ， 兩 端 便 產(chǎn) 生 一 個(gè) 穩(wěn) 定 的 電 勢(shì) 差 。L DC 推 導(dǎo) 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 大 小 的 表 達(dá) 式 VF電F洛

8、 18 可 見(jiàn) ,運(yùn) 動(dòng) 的 導(dǎo) 體 CD就 是 一 個(gè) 電 源 ,C為 正 極 ,自 由電 子 受 到 洛 倫 茲 力 的 作 用 ,從 端 搬 到 端 ； 也 可以 看 作 是 正 電 荷 受 洛 倫 茲 力 的 作 用 從 端 搬 運(yùn) 到 端 這 里 洛 倫 茲 力 就 相 當(dāng) 于 電 源 中 的 非 靜 電 力 ,根 據(jù) 電 動(dòng) 勢(shì) 的 定 義 ,電 動(dòng) 勢(shì) 等 于 單 位 正 電 荷 從 負(fù) 極通 過(guò) 電 源 內(nèi) 部 移 動(dòng) 到 正 極 非 靜 電 力 所 做 的 功 ,作 用在 單 位 正 電 荷 上 的 洛 倫 茲 力 vBeFF 洛于 是 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 就 是 BLvFL

9、E 與 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 得 到 的 結(jié) 果 一 致 . 19 CD1.導(dǎo) 體 棒 中 自 由 電 荷 受 到 的 洛 倫 茲 力 沿 什 么 方 向？ f1v2f2 v1f v 20 2.導(dǎo) 體 棒 一 直 運(yùn) 動(dòng) 下 去 ， 自 由 電 荷 是 否 也 會(huì) 沿 著導(dǎo) 體 棒 一 直 運(yùn) 動(dòng) 下 去 ？ 洛 倫 茲 力 做 功 嗎 ？v_+ fCD CD f1v2f2 v1f v- - - -Ee自 由 電 荷 不 會(huì) 一 直 運(yùn) 動(dòng) 下 去 。 當(dāng) 電 場(chǎng) 力 等 于 洛 倫 茲 力 f1時(shí)， 自 由 電 荷 不 再 定 向 運(yùn) 動(dòng) 。 同 時(shí) f2消 失 ,電 動(dòng) 勢(shì)

10、穩(wěn) 定 。 21 3.導(dǎo) 體 棒 的 哪 端 電 勢(shì) 比 較 高 ？ v_+ fCD- 導(dǎo) 體 棒 就 是 電 源 ， 如 果 外 接 用 電 器 ， 則 電 流 將 從 C端 外 流 出 ， 即 C端 電 勢(shì) 高 。 M4.如 果 外 接 用 電 器 ，導(dǎo) 體 棒 中 電 流 即 電 源內(nèi) 部 電 流 (即 電 動(dòng) 勢(shì) 的方 向 ） 是 沿 什 么 方 向的 ？由 D指 向 C的 。 22 5.導(dǎo) 體 棒 接 用 電 器 后 ， 要 繼 續(xù) 做 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 還 需 要外 力 推 動(dòng) 嗎 ？ 受 向 左 的 安 培 力 作 用 ， 需 要 外 力 。F安 F外 M 23 洛 倫 茲 力

11、 不 做 功 ， 不 提 供能 量 ， 只 是 起 傳 遞 能 量 的作 用 。 f1扮 演 了 非 靜 電 力 ，做 了 多 少 功 ， 就 轉(zhuǎn) 化 出 了多 少 電 能 。6. 能 量 是 怎 樣 轉(zhuǎn) 化 的 呢 ？ CD f1f2 v2 v1 - - -Ee M注 ： f2宏 觀 表 現(xiàn) 為 安 培 力 ，克 服 安 培 力 做 了 多 少 功 ，就 知 道 產(chǎn) 生 了 多 少 電 能 。 與 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 有 關(guān) 的 電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 中 ，通 過(guò) 克 服 安 培 力 做 功 ， 把 機(jī) 械 能 或 其 他 形式 的 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能 克 服 安 培 力 做 多 少

12、功 ，就 產(chǎn) 生 多 少 電 能 若 電 路 是 純 電 阻 電 路 ，轉(zhuǎn) 化 過(guò) 來(lái) 的 電 能 將 全 部 轉(zhuǎn) 化 為 電 阻 的 內(nèi)能 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì)感 生 電 動(dòng) 勢(shì)特點(diǎn) 磁 場(chǎng) 不 變 ， 閉 合 電 路 的 整體 或 局 部 在 磁 場(chǎng) 中 運(yùn) 動(dòng) 導(dǎo)致 回 路 中 磁 通 量 變 化閉 合 回 路 的 任 何 部 分 都 不動(dòng) ， 空 間 磁 場(chǎng) 變 化 導(dǎo) 致 回路 中 磁 通 量 變 化原因 由 于 S變 化 引 起回 路 中 變 化由 于 B變 化 引 起回 路 中 變 化 非 靜 電 力 是 洛 侖 茲 力 的分 力 ， 由 洛 侖 茲 力 對(duì) 運(yùn)動(dòng) 電 荷 作 用

13、而 產(chǎn) 生 電 動(dòng)勢(shì)變 化 磁 場(chǎng) 在 它 周 圍 空 間 激 發(fā)感 生 電 場(chǎng) ， 非 靜 電 力 是 感 生電 場(chǎng) 力 ， 由 感 生 電 場(chǎng) 力 對(duì) 電荷 做 功 而 產(chǎn) 生 電 動(dòng) 勢(shì)方向 的來(lái)源非靜電力 楞 次 定 律 楞 次 定 律 或 右 手 定 則 26 1.如 圖 所 示 ， 一 個(gè) 閉 合 電 路 靜 止 于 磁 場(chǎng) 中 ， 由 于磁 場(chǎng) 強(qiáng) 弱 的 變 化 ， 而 使 電 路 中 產(chǎn) 生 了 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) ，下 列 說(shuō) 法 中 正 確 的 是 （ ）A 磁 場(chǎng) 變 化 時(shí) ， 會(huì) 在 在 空 間 中 激 發(fā) 一 種 電 場(chǎng)B 使 電 荷 定 向 移 動(dòng) 形 成 電

14、流 的 力 是 磁 場(chǎng) 力C 使 電 荷 定 向 移 動(dòng) 形 成 電 流 的 力 是 電 場(chǎng) 力D 以 上 說(shuō) 法 都 不 對(duì) 27 2.如 圖 所 示 ， 導(dǎo) 體 AB在 做 切 割 磁 感 線 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 將產(chǎn) 生 一 個(gè) 電 動(dòng) 勢(shì) ， 因 而 在 電 路 中 有 電 流 通 過(guò) ， 下列 說(shuō) 法 中 正 確 的 是 （ ）A 因 導(dǎo) 體 運(yùn) 動(dòng) 而 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 稱 為 動(dòng) 生 電 動(dòng)勢(shì)B 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 的 產(chǎn) 生 與 洛 侖 茲 力 有 關(guān)C 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 的 產(chǎn) 生 與 電 場(chǎng) 力 有 關(guān)D 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 和 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) 產(chǎn) 生 的

15、原 因 是 一 樣 的 28 R B rPM Na Qb v（ 1） a 1.5V （ 2） 0.1N（ 3） 0.1J 0.1J 例 1： 如 圖 ， 水 平 面 上 有 兩 根 相 距 0.5m的 足 夠 長(zhǎng) 的 平 行 金屬 導(dǎo) 軌 MN和 PQ， 它 們 的 電 阻 可 忽 略 不 計(jì) ， 在 M和 P之 間接 有 阻 值 為 R 3.0的 定 值 電 阻 ， 導(dǎo) 體 棒 ab長(zhǎng) L=0.5m，其 電 阻 為 r 1.0 ， 與 導(dǎo) 軌 接 觸 良 好 .整 個(gè) 裝 置 處 于 方 向豎 直 向 上 的 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 中 ， B 0.4T。 現(xiàn) 使 ab以 v 10m s的 速 度

16、向 右 做 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 。（ 1） a b哪 點(diǎn) 電 勢(shì) 高 ? a b兩 點(diǎn) 間 的 電 壓 多 大 ？（ 2） 維 持 a b做 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 的 外 力 多 大 ？（ 3） a b向 右 運(yùn) 動(dòng) 1m的 過(guò) 程 中 ， 外 力 做 的 功 是 多 少 ？ 電路 中 產(chǎn) 生 的 熱 量 是 多 少 ？ 29 例 2： 如 圖 所 示 ， 豎 直 向 上 的 勻 強(qiáng) 磁 場(chǎng) ， 磁 感 應(yīng) 強(qiáng)度 B=0.5T， 并 且 以 B/ t=0.1T/S在 變 化 .水 平 軌道 電 阻 不 計(jì) ， 且 不 計(jì) 摩 擦 阻 力 ， 寬 d=0.5m的 導(dǎo) 軌上 放 一 電 阻 R0=0.1 的

17、 導(dǎo) 體 棒 ， 并 用 水 平 線 通 過(guò) 定滑 輪 吊 著 質(zhì) 量 為 M=0.2kg的 重 物 ， 軌 道 左 端 連 接 的電 阻 R=0.4 ， 圖 中 的 L=0.8m， 求 至 少 經(jīng) 過(guò) 多 長(zhǎng) 時(shí)間 才 能 吊 起 重 物 。495S 例 1、 如 圖 ， 內(nèi) 壁 光 滑 的 塑 料 管 彎 成 的 圓 環(huán) 平放 在 水 平 桌 面 上 ， 環(huán) 內(nèi) 有 一 帶 負(fù) 電 小 球 ， 整個(gè) 裝 置 處 于 豎 直 向 下 的 磁 場(chǎng) 中 ， 當(dāng) 磁 場(chǎng) 突 然增 大 時(shí) ， 小 球 將 （ ）A、 沿 順 時(shí) 針 方 向 運(yùn) 動(dòng)B、 沿 逆 時(shí) 針 方 向 運(yùn) 動(dòng)C、 在 原 位

18、 置 附 近 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng)D、 仍 然 保 持 靜 止 狀 態(tài) 例 2、 光 滑 金 屬 導(dǎo) 軌 L=0.4 m,電 阻 不 計(jì) ,均 勻 變 化的 磁 場(chǎng) 穿 過(guò) 整 個(gè) 導(dǎo) 軌 平 面 ,如 圖 甲 .磁 場(chǎng) 的 磁 感 應(yīng)強(qiáng) 度 隨 時(shí) 間 變 化 的 情 況 如 圖 乙 .金 屬 棒 ab的 電 阻為 1 ,自 t=0時(shí) 刻 開(kāi) 始 從 導(dǎo) 軌 最 左 端 以 v=1 m/s的速 度 向 右 勻 速 運(yùn) 動(dòng) ,則 ( )A.1 s末 回 路 中 電 動(dòng) 勢(shì) 為 0.8 VB.1 s末 回 路 中 電 動(dòng) 勢(shì) 為 1.6 V C.1 s末 ab棒 所 受 磁 場(chǎng) 力 為 0.64 N

19、D.1 s末 ab棒 所 受 磁 場(chǎng) 力 為 1.28 Nv B/T t/s 0.5201 1.0甲 乙 例 3、 棒 L=0.4 m, 金 屬 棒 ab的 電 阻 為 1 ， B隨 t變 化 關(guān)系 如 圖 乙 ,自 t=0開(kāi) 始 從 導(dǎo) 軌 最 左 以 v=1 m/s右 勻 速 運(yùn) 動(dòng) ,A.1 s末 回 路 中 電 動(dòng) 勢(shì) 為 0.8 V B.1 s末 回 路 中 電 動(dòng) 勢(shì) 為 1.6 V C.1 s末 ab棒 所 受 磁 場(chǎng) 力 為 0.64 N D.1 s末 ab棒 所 受 磁 場(chǎng) 力 為 1.28 Nv B/T t/s 0.5201 1.0甲 乙 （ 1） 本 題 感 應(yīng) 電 動(dòng)

20、勢(shì) 是 動(dòng) 生 還 是 感 生 ？（ 2） 動(dòng) 生 電 動(dòng) 勢(shì) 的 大 小 如 何 求 解 ？（ 3） 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) 的 大 小 如 何 求 解 ？（ 4） 兩 種 電 動(dòng) 勢(shì) 在 這 里 是 相 互 加 強(qiáng) 還 是 消 弱 ？E1 BLVE=E1+E2tBStE 2 如 圖 所 示 的 是 一 水 平 放 置 的 玻 璃 圓 環(huán) 形 小 槽 ， 槽 內(nèi) 光滑 ， 槽 寬 度 和 深 度 處 處 相 同 ， 現(xiàn) 將 一 直 徑 略 小 于 槽 寬 的 帶 正電 小 球 放 在 槽 中 ， 讓 它 獲 得 一 初 速 度 v0， 與 此 同 時(shí) ， 有 一 變化 的 磁 場(chǎng) 豎 直 向 下

21、 穿 過(guò) 玻 璃 環(huán) 形 小 槽 外 徑 所 對(duì) 應(yīng) 的 圓 面 積 ，磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 的 大 小 跟 時(shí) 間 成 正 比 增 大 ， 設(shè) 小 球 在 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 中所 帶 電 荷 量 不 變 ， 則 ( )A 小 球 受 到 的 向 心 力 大 小 不 變B 小 球 受 到 的 向 心 力 大 小 不 斷 增 加C 洛 倫 茲 力 對(duì) 小 球 做 了 功D 小 球 受 到 的 洛 倫 茲 力 大 小 與 時(shí) 間 成 正 比 如 圖 所 示 ， 兩 根 平 行 金 屬 導(dǎo) 軌 固 定 在 水 平 桌 面上 ， 每 根 導(dǎo) 軌 每 米 的 電 阻 為 r0 0.10 ， 導(dǎo) 軌 的 端點(diǎn)

22、 P、 Q用 電 阻 可 忽 略 的 導(dǎo) 線 相 連 ， 兩 導(dǎo) 軌 間 的 距 離 l 0.20 m 有 隨 時(shí) 間 變 化 的 磁 場(chǎng) 垂 直 于 桌 面 向 下 ，已 知 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 B與 時(shí) 間 t的 關(guān) 系 為 B kt， 比 例 系 數(shù)k 0.020 T/s.一 電 阻 不 計(jì) 的 金 屬 桿 可 在 導(dǎo) 軌 上 無(wú) 摩擦 地 滑 動(dòng) ， 在 滑 動(dòng) 過(guò) 程 中 保 持 與 導(dǎo) 軌 垂 直 ， 在 t 0時(shí) 刻 ， 金 屬 桿 緊 靠 P、 Q端 ， 在 外 力 作 用 下 ， 桿 以 恒定 的 加 速 度 a 1 m/s2從 靜 止 開(kāi) 始 向 導(dǎo) 軌 的 另 一 端 滑

23、動(dòng) ， 求 在 t 0.6 s時(shí) 金 屬 桿 所 受 的 安 培 力 F BIl ktIl 1.44 10 4 N由 左 手 定 則 知 方 向 向 右答 案 ： 1.44 10 4 N， 方 向 向 右 如 圖 所 示 ， 水 平 放 置 的 兩 條 光 滑 軌 道 上 有 可 自 由 移 動(dòng)的 金 屬 棒 PQ、 MN， 當(dāng) PQ在 外 力 作 用 下 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， MN在 磁場(chǎng) 力 作 用 下 向 右 運(yùn) 動(dòng) ， 則 PQ所 做 的 運(yùn) 動(dòng) 可 能 是 ( )A 向 右 加 速 運(yùn) 動(dòng)B 向 左 加 速 運(yùn) 動(dòng)C 向 右 減 速 運(yùn) 動(dòng)D 向 左 減 速 運(yùn) 動(dòng) 解 析 ：答 案 ： BC