《遼寧省大連市高中物理 第4章 電磁感應(yīng) 4.5 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《遼寧省大連市高中物理 第4章 電磁感應(yīng) 4.5 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt（48頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、導(dǎo) 入 新 課,法拉第電機(jī),法拉第制作的第一臺發(fā)電機(jī),法拉第發(fā)明的感應(yīng)發(fā)電機(jī)的模型,在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機(jī)理也不同，本節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機(jī)理。,第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用,1.知識與技能 了解感生電動勢和動生電動勢的概念及不同。 了解感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。 能用動生電動勢和感生電動勢的公式進(jìn)行分析和計算。,教 學(xué) 目 標(biāo),通過探究感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因, 培養(yǎng)學(xué)生對知識的理解和邏輯推理能力。 用實(shí)驗(yàn)的方法引入新課，激發(fā)學(xué)生的求知欲。 通過用舊知識分析新問題弄清渦流的產(chǎn)生。,,2.過程與方法,3.情感態(tài)度與價值觀

2、 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的樂趣，引發(fā)學(xué)生去分析問題、解決問題。 培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。,教學(xué)重、難點(diǎn),教學(xué)重點(diǎn) 感生電動勢和動生電動勢。 教學(xué)難點(diǎn) 感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。,1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場 2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力,本 節(jié) 導(dǎo) 航,1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場,,,,,,,小復(fù)習(xí),答:感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比, 即E=,●導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢與什么因素有關(guān),表達(dá)式是什么,它成立的條件又是什么？,答:導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢的大小與導(dǎo)體棒的有效長度、磁場強(qiáng)弱、導(dǎo)體棒的運(yùn)動速度有關(guān),表達(dá)式是E= BLvsi

3、nθ，該表達(dá)式只能適用于勻強(qiáng)磁場中。,●法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？,由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機(jī)理也不同,一般分為兩種：一種是磁場不變,導(dǎo)體運(yùn)動引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,這種電動勢稱作動生電動勢,另外一種是導(dǎo)體不動,由于磁場變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動勢稱作感生電動勢。,電路中電動勢的作用是某種非靜電力對自由電荷的作用。 每一個電動勢都對應(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。,問題:感應(yīng)電動勢對應(yīng)的非靜電力是一種什么樣的作用?,感應(yīng)電場,麥克斯韋:,磁場變強(qiáng),感應(yīng)電場----- 充當(dāng)了 “非靜電力”的

4、作用,,,,,●產(chǎn)生感生電動勢------電源 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電路-----內(nèi)電路 它與外電路連接----閉合電路 ●感應(yīng)電場是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的原因. 感應(yīng)電場的方向----由楞次定律判斷. 內(nèi)電路中的電流方-----就是感應(yīng)電場的方向,感生電動勢,（1）產(chǎn)生：磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定向運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。 （2）定義：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢成為感生電動勢。 （3）感生電場方向判斷：右手螺旋定則。,,在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場，電場線為一簇閉合曲線，這可能是（ ） A 沿AB方向磁場在迅速減弱 B 沿AB方向磁場在

5、迅速增強(qiáng) C 沿BA方向磁場在迅速減弱 D 沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng),例題,分析：根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來判斷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚]合回路中受到了電場力的作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場變化產(chǎn)生的電場方向，仍可用楞次定律來判斷，四指環(huán)繞方向即感應(yīng)電場的方向，由此可知AC正確。,點(diǎn)評：已知感應(yīng)電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：,感應(yīng)電場的方向 感應(yīng)磁場的方向 磁通量的變化情況,感生電動勢的產(chǎn)生,2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力,●導(dǎo)體切割

6、磁感線時也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,該電動勢產(chǎn)生的機(jī)理是什么? ●導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)? ●它是如何將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的?,思考與討論,如圖，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動。 （1）自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動,并 因此受到洛倫茲力。導(dǎo)體中自由電荷的 合運(yùn)動在空間大致沿什么方向？為了方 便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的電荷是正電荷。 （2）導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去，自由電荷 是否也會沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去？為什么？ （3）導(dǎo)體棒的那端電勢比較高？ （4）如果用導(dǎo)線把CD兩端練到磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的？,,,,,,,（1）自由電荷會隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動,并因此受

7、到洛倫茲力。導(dǎo)體中自由電荷的合運(yùn)動在空間大致沿什么方向？為了方便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的自由電荷是正電荷。,分析與解答: （1）導(dǎo)體中自由電荷(正電荷)具有水平方向的速度，由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用，其合運(yùn)動是斜向上的。,（2）導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去，自由電荷是否也會沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去?為什么?,分析與解答: （2）自由電荷不會一直運(yùn)動下去.因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強(qiáng),當(dāng)電場力等于洛倫茲力時,自由電荷不再定向運(yùn)動.,（4）如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的? 分析與解答: 導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。此時

8、導(dǎo)體棒可以看作是一個電源，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生了動生電動勢。 從能的角度定量了解動生電動勢,（3）導(dǎo)體棒的哪端電勢比較高?,分析與解答： C端電勢高.,動生電動勢,（1）產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生動生電動勢 （2）大?。篍=BLv（B的方向與v的方向垂直） （3）動生電動勢大小的推導(dǎo)： 如圖所示， ab棒處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動，已知導(dǎo)軌寬度為L，經(jīng)過時間t由M運(yùn)動導(dǎo)N.,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：E=,故動生電動勢大小為E=BLv。,（5）動生電動勢所對應(yīng)的非靜電力是洛倫茲力的分力.,（4）由于導(dǎo)體的運(yùn)動(切割磁感線)而產(chǎn)生的感

9、應(yīng)電動勢叫動生電動勢.,注意：動生電動勢與洛倫茲力有關(guān)，但洛倫茲力始終不做功,動生電動勢原因分析,導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時，產(chǎn)生動生電動勢，它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。 如圖所示，一條直導(dǎo)線CD在勻強(qiáng)磁場B中以速度v向右運(yùn)動，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動，因此每個電子受到的洛倫茲力為： F洛=Bev,F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢高于下端C的電勢，出現(xiàn)由D指向C的靜電場，此電場對電子的靜電力F’的方向向上

10、，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累，電場不斷增強(qiáng)，,當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時，DC兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電勢差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由于D段的電勢比C段的電勢高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時針流動，形成逆時針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動到C端從而在CD兩端維持一個穩(wěn)定的電動勢。,可見運(yùn)動的導(dǎo)體CD就是一個電源，D端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受洛倫茲力的用，從D端搬運(yùn)到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于

11、電源中的非靜電力，根據(jù)電動勢的定義，電動勢等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動到電源的正極非靜電力所做的功，作用在單位電荷上的洛倫茲力為： F=F洛/e=Bv 于是動生電動勢就是： E=FL=BLv,動生電動勢,感生電動勢,特點(diǎn),磁場不變，閉合電路的整體或局部在磁場中運(yùn)動導(dǎo)致回路中磁通量變化,閉合回路的任何部分都不動，空間磁場變化導(dǎo)致回路中磁通量變化,原因,由于S變化引起回路中?變化,非靜電力是洛侖茲力的分力，由洛侖茲力對運(yùn)動電荷作用而產(chǎn)生電動勢,變化磁場在它周圍空間激發(fā)感生電場，非靜電力是感生電場力，由感生電場力對電荷做功而產(chǎn)生電動勢,方向,的來源

12、非靜電力,,,,,,,楞次定律,楞次定律或右手定則,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來加速電子的一種設(shè)備。,它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場。在磁場中安置一個環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁場發(fā)生變化時，就會沿管道方向產(chǎn)生感生電場。射入其中的電子就受到感生電場的持續(xù)作用而不斷加速。,如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速，這對磁場沿徑向分布有一定的要求，設(shè)電子軌道出的磁場為B，電子做圓周運(yùn)動時所受的向心力為洛倫茲力，因此： eBv=mv2/R m v=Re B 也就是說，只要電子動量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加，就可以維持電子在一定的軌道上運(yùn)

13、動。,動畫：動生電動勢,動畫：感生電動勢,動畫：電磁場,課 堂 小 結(jié),1.感生電場的方向與感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動勢的方向都相同。 2.電磁感應(yīng)中因?qū)w切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其非靜電力是洛倫茲力。 3.靜電場是由電荷產(chǎn)生的電場，感生電場是由變化的磁場產(chǎn)生的電場。 4.由于導(dǎo)體的運(yùn)動(切割磁感線)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫動生電動勢。,課 堂 練 習(xí),1.如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過環(huán)過程中，做____________運(yùn)動．（選填“加速”、“勻速”或“減速”）,減速,C D,3.在閉

14、合鐵芯上繞有一組線圈，線圈與滑動變阻器、電池構(gòu)成電路，假定線圈產(chǎn)生的磁感線全部集中在鐵芯內(nèi).a、b、c三個閉合金屬圓環(huán)，位置如圖所示.當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭左右滑動時，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的圓環(huán)是( ) A a、b兩環(huán) B b、c兩環(huán) C a、c兩環(huán) D a、b、c三個環(huán),A,4.在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一水平放置的金屬棒以水平速度沿與桿垂直的方向拋出，設(shè)棒在運(yùn)動過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動，空氣阻力不計，則金屬棒在做平拋運(yùn)動的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（ ） A 越來越大 B 越來越小 C 保持不變 D 無法判斷,C,課后習(xí)題答案,1.解答：根據(jù)導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的公式E=BLV，該機(jī)兩翼尖間的電勢差為E=4.710-512.70.7340 V=0.142V 根據(jù)右手定則可知，從駕駛員角度來說，左側(cè)機(jī)翼電勢高。 2.解答： （1）50V （2）感應(yīng)電場的方向?yàn)槟鏁r針方向 （3）A端 3.解答：（1）等效電路圖如圖所示,（2）通過R的電流方向從上到 下,大小為1A （3）通過MN的電流方向?yàn)樽訬到M，通過PQ的電流方向?yàn)樽訯到P。 4.解答：（1）2:1 （2）4:1 （3）2:1,