山东省新泰市汶城中学高中物理《电磁感应现象的两类情况》学案 新人教版选修3-2VIP免费

山东省新泰市汶城中学高二物理选修3-2《电磁感应现象的两类情况》学案人教版自主体验一、电磁感应现象中的感生电场1．电磁场理论与感生电场：(1)电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场．由19世纪60年代的__________提出．(2)感生电场：变化的磁场周围所产生的电场．2．感应电动势：(1)感应电动势：感生电场中的导体正是在___________的作用下，自由电荷发生定向移动，形成_____或___________.(2)非静电力就是_________对自由电荷的作用．二、电磁感应现象中的洛伦兹力1.动生电动势：导体在磁场中___________运动时产生的电动势．2.产生原因：由于导体中的自由电子受到_________作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是_________．3.切割导体的特点：运动的导体是_____，所在的电路是___电路．知识探究一、感生电动势1．产生机理：如图所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生了感应电动势．2．特点：(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的.(2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关.3．方向判定：感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.二、动生电动势1．产生机理：一段导体在做切割磁感线运动时，导体内自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力，自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样自由电荷在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势，此时若电路闭合，则电路中产生感应电流．说明：(1)当电路不闭合时，切割磁感线的导体两端积聚电荷，则在导体内产生附加电场，电荷在受洛伦兹力的同时也受电场力作用．(2)电动势的产生与电路是否闭合无关．2．方向判定：动生电动势的方向用右手定则来判定，即“四指”指电动势的方向．3．对动生电动势中电荷所受洛伦兹力的理解：(1)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，如图所示．因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F合＝ev合B，F合与合速度v合垂直．(2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直，它对电子不做功，更具体地说，F合的一个分量是F1＝evB，这个分力做功，产生动生电动势．F合的另一个分量是F2＝euB，阻碍导体运动做负功．可以证明两个分力F1和F2所做的功的代数和为零．结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所做的功通过另一个分力F1转化为能量．.4-5-1.典例剖析题型一：感应电场方向的判断1【例1】如图1所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么()A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B．小球所受的磁场力一定不断增大图1C．小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动D．磁场力对小球一直不做功题型二：感生电动势的计算【例2】如图2所示，L1＝0.5m，L2＝0.8m，回路总电阻为R＝0.2Ω，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，试求：当t为多少时，M刚离开地面？(g取10m/s2)图2A变式训练1：如图3所示的匀强磁场中，有两根相距20cm固定的平行金属光滑导轨MN和PQ.磁场方向垂直于MN、PQ所在平面．导轨上放置着ab、cd两根平行的可动金属细棒．在两棒中点OO′之间拴一根40cm长的细绳，绳长保持不变．设磁感应强度B以1.0T/s的变化率均匀减小，abdc回路的电阻为0.50Ω.求：当B减小到10T时，两可动边所受磁场力和abdc回路消耗的功率．图3题型三：动生电动势的计算【例3】如图所示，三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直．当导体ab从O点开始匀速向右平动时，速度为v0，试求bOc回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式．变式训练2：如...