金版学案13-14物理(人教版)选修3-2课件：4.5电磁感应现象两类情况.pptVIP

(2)方向 闭合环形回路(可假定存在)的电流方向就表示感应电场的电场方向．感应电场是否存在仅取决于有无变化的磁场，与是否存在导体及是否存在闭合回路无关，尽管如此，我们要判定感应电场的方向还要依据实际存在的或假定存在的回路结合楞次定律来进行． 2．感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫感生电动势．感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电． 变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．由此可见，感生电场就相当于电源内部的所谓的非静电力，对电荷产生力的作用． 如下图(a)所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中，磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图(b)所示．设向里为B的正方向，线圈A上的箭头为感应电流I的正方向，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，线圈内阻不计．求电容器充电时的电压和2 s后电容器放电的电荷量． 解析：由题意可知圆形线圈A上产生的感生电动势 E＝n S＝100×0.02×0.2 V＝0.4 V， 电路中的电流　I＝ ＝ ＝0.04 A. 电容器充电时的电压 UC＝IR2＝0.04 A×6 Ω＝0.24 V， 2 s后电容器放电的电荷量 Q＝CUC＝30×10－6 F×0.24 V ＝7.2×10－6 C. 答案：0.24 V　7.2×10－6 C 变式迁移 1．(双选)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(　　) 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 解析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确． 答案：AC 二、动生电动势 1．动生电动势原因分析 导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生动生电动势，它是由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的． 如下图甲所示，一条直导线CD在匀强磁场B中以速度v 向右运动，并且导线 CD与B、v的方向垂 直．由于导体中的自 由电子随导体一起以 速度v运动，因此每 个电子受到的洛伦 兹力为F＝evB. F的方向竖直向下．在力F的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷．结果使导体上端D的电势高于下端C的电势，出现由D指向C的静电场．此电场对电子的作用力F′是向上的，与洛伦兹力的方向相反．随着导体两端正、负电荷的积累，场强不断增强，当作用在自由电子上的静电力F′与洛伦兹力F互相平衡时，DC两端便产生了一个稳定的电势差．如果用另外的导线把CD两端连接起来，由于D端电势比C端高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针方向流动，形成逆时针方向的感应电流如图乙所示．电荷的流动使CD两端积累的电荷减少，洛伦兹力又不断地使电子从D端运动到C端，从而在CD两端维持一个稳定的电动势． 可见，运动的导体CD就是一个电源，D端为正极，C端为负极，自由电子受洛伦兹力的作用，从D端被搬运到C端；也可以看作是正电荷受洛伦兹力的作用从C端搬运到D端．这里，洛伦兹力就相当于电源中的非静电力．根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功．作用在单位正电荷上的洛伦兹力F＝ ＝vB 于是，动生电动势就是 E＝Fl＝Blv 上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致． 2．动生电动势与感生电动势的区别 (1)相当于电源的部分不同 由于导体运动而产生电动势时，运动部分的导体相当于电源，而由于磁场变化产生感应电动势时，磁场穿过的线圈部分相当于电源． (2)ΔΦ的含义不同 导体运动产生的电动势，ΔΦ是由于导体线框本身的面积发生变化而产生的，所以ΔΦ＝B·ΔS.而感生电动势，ΔΦ是由于ΔB引起的，所以ΔΦ＝ΔB·S. 如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质