【创新设计】2015-2016学年高中物理 4.5 电磁感应现象的两类情况

第四章 电磁感应学案5 电磁感应现象的两类情况

穿过闭合回路磁通量发生了变化， 回路中产生感应电动势。产生感应电 动势那部分导体相当于电源

思考：哪一种作用扮演了非静 电力的角色呢？

一.电磁感应现象中的感生电场定义：变化的磁场在周围空间激发的电场, 叫感生电 场,由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势.方向：可由楞次定律判断. 感生电动势的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用.

感生电场和静电场的区别静电场 E0 起源 由静止电荷激发 电场线为非闭合曲线 电 场 线 形 状 Ek 静电场为有源场 感生电场为无源场 感生电场 Ek 由变化的磁场激发 电场线为闭合曲线

1电子感应加速器是用感生电场来加 速电子的一种设备。它的基本原理 如图示，上下为电磁铁的两个磁极， 磁极之间有一个环形真空室，电子 在真空室中做圆周运动。电磁铁线 圈电流的大小、方向可以变化，产 生的感生电场使电子加速。上图为 真空室的俯视图，如果从上向下看， 电子沿逆时针方向运动。当电磁铁 线圈电流的方向与图示方向一致时， 电流的大小应该怎样变化才能使电 子加速？

1电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。

铁

芯 线圈

磁场 B

电 子 束

环形 真空室

1柱形电磁铁产生磁场。磁场中安置一个环形真空管道。 当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。 射入其中的电子就受到感应电场的持续作用而被不断加速。

1电子感应加速器是用感生电场来加 速电子的一种设备。它的基本原理 如图示，上下为电磁铁的两个磁极， 磁极之间有一个环形真空室，电子 在真空室中做圆周运动。电磁铁线 圈电流的大小、方向可以变化，产 生的感生电场使电子加速。上图为 真空室的俯视图，如果从上向下看， 电子沿逆时针方向运动。当电磁铁 线圈电流的方向与图示方向一致时， 电流的大小应该怎样变化才能使电 子加速？

电场应沿顺时针方 向 由楞次定律可知：原磁场应该由弱变强

电子带负电

2某空间出现了如右图所示的闭合的电场，电场线为一簇闭合 曲线，这可能是( ) 空间磁场变化产生的 电场方向，仍然可用 楞次定律判断

A.沿AB方向磁场在迅速减弱 B.沿AB方向磁场在迅速增加

C.沿BA方向磁场在迅速增加D.沿BA方向磁场在迅速减弱

二.电磁感应现象中的洛伦兹力

导体切割磁感线时也会产生感应电 动势,该电动势产生的机理是什么?

它是如何将其它 形式的能转化为电能 的?

二.电磁感应现象中的洛伦兹力如图所示，导体棒CD在均匀磁场中运动。1、自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到 洛

伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大 致沿什么方向？ 2、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会 沿着导体棒一直运动下去？为什么？ 斜向上X X X X C X X F洛 v电

L X X X X XDX

不会 当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。 X X X F

3、导体棒的哪端电势比较高？ C端电势高。4、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？ 导体棒中电流是由D指向C的。 导体棒切割磁感线产生了感应电动势。

二.电磁感应现象中的洛伦兹力动生电动势:由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势称为动生电动势动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的一个 分力。 注意：虽然动生电动势与洛伦兹力有关，但洛 伦兹力始终不做功。

3如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场 中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN 中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件

不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为( A.c―→a,2∶1 B.a―→c,2∶1 C.a―→c,1∶2 )

E=Blv电动势变为2倍

D.c―→a,1∶2

根据右手定则：电流方向该为N到M,即通过电阻为a到c.

三.感生电动势和动生电动势的区别动生电动势 特 点 感生电动势

磁场不变，闭合电路的整 体或局部在磁场中运动导 致回路中磁通量的变化由于S的变化引起 回路中 变化 非静电力就是洛仑兹力， 由洛仑兹力对运动电荷 作用而产生电动势

闭合回路的任何部分都不 动，空间磁场发生变化导 致回路中磁通量变化 由于B的变化引起 回路中 变化变化磁场在它周围空间激发 涡旋电场，非静电力就是感 生电场力，由感生电场力对 电荷作功而产生电动势

原 因非的 静来 电源 力

方 向

一般用右手定则判断

一般用楞次定律判 断

1.如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻 相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面 积是20㎝2,电阻为1Ω,磁感应强度以100T/s的变化 率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？

B E n n S t t 4 50 100 20 10 10VE 10 I 0.1A R r 99 1

2.如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行 金属导轨良好接触，电阻R1=3Ω, R2=6Ω,整个装 置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B= 0.5T。当AB向右以v=5m/s的速度匀速滑动时，求流 过电阻R1、 R2的电流大小。

E BLv 1.5VE I1 0.5A R1 E I2 0.25A R2× R1 ×

A × V × R2 ×

× ×

× B

×

×