3 1 5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況 一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)1 感生電場(chǎng) 1 定義 在他的電磁理論中指出 的磁場(chǎng)能在周?chē)臻g激發(fā)電場(chǎng) 這種電場(chǎng)叫感生電場(chǎng) 2 感生電場(chǎng)的方向根據(jù)閉合電路 或假想的閉合電路 中感應(yīng)電流的方向確定 2 感生電動(dòng)勢(shì) 由 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3 感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力 就是 對(duì)自由電荷的作用 麥克斯韋 變化 感生電場(chǎng) 感生電場(chǎng) 思考判斷 1 感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的 2 只要磁場(chǎng)變化 即使沒(méi)有電路 在空間也將產(chǎn)生感生電場(chǎng) 3 處于變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體 其內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng) 是由于受到感生電場(chǎng)的作用 二 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力1 成因 導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體棒中的自由電荷隨棒一起定向運(yùn)動(dòng) 并因此受到洛倫茲力 2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 由于導(dǎo)體 而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力 與 有關(guān) 運(yùn)動(dòng) 洛倫茲力 思考判斷 1 導(dǎo)體內(nèi)自由電荷受洛倫茲力作用是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的原因 2 導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷受到的洛倫茲力方向沿導(dǎo)體棒的方向 3 導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷受到的洛倫茲力對(duì)電荷做正功 4 只要導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體兩端就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 對(duì)感生電場(chǎng)的理解 對(duì)感生電場(chǎng)的理解1 變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生感生電場(chǎng) 與閉合電路是否存在無(wú)關(guān) 如果在變化磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路 自由電荷在感生電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng) 2 感生電場(chǎng)可用電場(chǎng)線形象描述 感生電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng) 電場(chǎng)線是閉合的 而靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不閉合 要點(diǎn)歸納 例1 如圖1所示是一個(gè)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)垂直穿過(guò)玻璃圓環(huán)形小槽外徑所在的區(qū)域 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比例增大 方向豎直向下 設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量不變 則 A 小球需要的向心力大小不變B 小球需要的向心力大小不斷增大C 磁場(chǎng)力對(duì)小球做了功D 小球受到的磁場(chǎng)力大小與時(shí)間成正比 精典示例 圖1 解析當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí) 將產(chǎn)生一恒定的感生電場(chǎng) 由楞次定律知 電場(chǎng)方向和小球初速度方向相同 因小球帶正電 電場(chǎng)力對(duì)小球做正功 小球速率逐漸增大 向心力也隨著增大 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 帶電小球所受洛倫茲力F qBv 隨著速率的增大而增大 同時(shí)B t 則F和t不成正比 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案B 閉合回路 可假定其存在 的感應(yīng)電流方向就表示感生電場(chǎng)的方向 判斷思路如下 針對(duì)訓(xùn)練1 多選 某空間出現(xiàn)了如圖2所示的一組閉合的電場(chǎng)線 這可能是 圖2A 沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱B 沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)C 沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)D 沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱答案AC 兩種電動(dòng)勢(shì)的比較與計(jì)算 感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的對(duì)比 要點(diǎn)歸納 例2 長(zhǎng)為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度 做勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 如圖3所示 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 求 圖3 1 ab棒各點(diǎn)的平均速率 2 ab兩端的電勢(shì)差 3 經(jīng)時(shí)間 t金屬棒ab所掃過(guò)面積中磁通量為多少 此過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大 精典示例 針對(duì)訓(xùn)練2 如圖4所示 邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 當(dāng)線圈按圖示方向以速度v垂直B運(yùn)動(dòng)時(shí) 下列判斷正確的是 A 線圈中無(wú)感應(yīng)電流 a b c dB 線圈中無(wú)感應(yīng)電流 a b d cC 線圈中有感應(yīng)電流 a b c dD 線圈中有感應(yīng)電流 a b d c 圖4 解析線圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 穿過(guò)線圈的磁通量不變 所以在線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 導(dǎo)線兩端有電勢(shì)差 根據(jù)右手定則 可知選項(xiàng)B正確 答案B 1 感生電場(chǎng)問(wèn)題 如圖5所示 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)電的小球 整個(gè)裝置處于豎直向下的磁場(chǎng)中 當(dāng)磁場(chǎng)突然增強(qiáng)時(shí) 小球?qū)?圖5A 沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)B 沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)C 在原位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)D 仍然保持靜止?fàn)顟B(tài) 解析當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí) 由楞次定律知環(huán)所在處的閉合電路中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?即感生電場(chǎng)沿逆時(shí)針?lè)较?帶負(fù)電的小球在電場(chǎng)力作用下沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng) 答案A 圖6 答案D 3 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題 如圖7 直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向平行于ab邊向上 當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) a b c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為 a b c 已知bc邊的長(zhǎng)度為l 下列判斷正確的是 圖7 答案C 4 電磁感應(yīng)中的電荷量計(jì)算 物理實(shí)驗(yàn)中 常用一種叫做 沖擊電流計(jì) 的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量 如圖8所示 探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 已知線圈的匝數(shù)為n 面積為S 線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R 若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 開(kāi)始時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)垂直 現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180 沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電荷量為q 由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 圖8 答案C 5 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 如圖9所示 兩塊水平放置的金屬板間距離為d 用導(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈連接 線圈置于方向豎直向上的磁場(chǎng)B中 兩板間有一個(gè)質(zhì)量為m 電荷量為 q的油滴恰好處于平衡狀態(tài) 則線圈中的磁場(chǎng)B的變化情況和磁通量的變化率分別是 圖9 答案B