第5节电磁感应现象的两类情况导学案

课时4.4电磁感应现象的两类情况1.了解感生电场,知道感生电动势产生的原因。

2.了解电动势的产生条件以及与洛伦兹力的关系。

3.知道感应电动势的两种不同类型。

4.了解电磁感应规律的一般应用,会联系科技实例进行分析。

1.电磁感应现象中的感生电场感生电场:英国物理学家①麦克斯韦认为,磁场②变化时会在空间激发一种电场。

(1)感生电动势:由③感生电场产生的感应电动势。

(2)感生电动势中的“非静电力”:④感生电场对自由电荷的作用力。

(3)感生电场的方向:与所产生的⑤感应电流方向相同,可根据楞次定律和右手定则判断。

2.电磁感应现象中的洛伦兹力(1)动生电动势:由于⑥导体棒运动而产生的感应电动势。

(2)动生电动势中的“非静电力”:自由电荷因随导体棒运动而受到⑦洛伦兹力,非静电力与⑧洛伦兹力有关。

(3)动生电动势中的功能关系:闭合回路中,导体棒做切割磁感线运动时,克服⑨安培力做功,其他形式的能转化为电能。

主题1:感生电场与感生电动势(1)如图所示,穿过闭合回路的磁场在增强,在回路中产生感应电流,是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动?(2)感生电场与闭合回路的存在有无关系?感生电场的方向如何?主题2:理论探究动生电动势的产生(重点探究)阅读教材中“电磁感应现象中的洛伦兹力”的相关内容,回答下列问题。

(1)什么是动生电动势?(2)如图所示,导体棒CD在匀强磁场中做切割磁感线运动。

注意导体棒中的自由电荷是带负电的电子。

①自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力,它将沿导体棒向哪个方向运动?②如果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?③导体棒哪端电势比较高?④如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上,导体棒中电流的方向如何?(3)动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关吗?电磁感应现象中的洛伦兹力做功吗?主题3:电磁感应中的能量问题(1)如图所示,下面是螺线管和灵敏电流表组成的闭合电路,上面是弹簧和条形磁铁组成的振动装置,线圈直径大于磁铁的宽度。

5电磁感应现象的两类情况感生电动势和动生电动势产生的原因学情调查，情境导入1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么?问题展示，合作探究（一）、感生电动势和动生电动势由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁感应强度不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。

1、感应电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。

静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，如图所示，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，或者说导体中产生感应电动势。

2、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发感应电场，闭合导体中的在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。

（2）定义：由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路请同学们独立完成独立思考完成小组合作、讨论学生代表发言中的作用就是充当 非静电力. （3）感生电场方向判断： 安培 定则。

例题：在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（ AD ）A ．沿AB 方向磁场在迅速减弱 B. 沿AB 方向磁场在迅速增强 C. 沿BA 方向磁场在迅速减弱 D. 沿BA 方向磁场在迅速增强 总结：已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：感应电场的方向感应磁场的方向磁通量的变化情况（二）、洛伦兹力与动生电动势（1）产生： 导体 运动产生动生电动势（2）大小：E = BLv （B 的方向与v 的方向 垂直 ） 达标训练，巩固提升1．穿过一个电阻为lΩ的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb ，则（ B ）A ．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2VB ．线圈中的感应电动势一定是2VC ．线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD ．线圈中的感应电流一定是2A请同学们完成习题反思本节课，我参与发言了吗？参与讨论了吗？与人合作了吗？提出问题了吗？观察到了什么？发现了什么？学到了什么？。

电磁感应现象的两类情况导学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN2.一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如果忽略a到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，如图所示则() A．ε＝πfL2B，且a点电势低于b点电势B．ε＝2πfL2B，且a点电势低于b点电势C．ε＝πfL2B，且a点电势高于b点电势D．ε＝2πfL2B，且a点电势高于b点电势3.如图所示，等腰直角三角形OPQ内存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OP边在x轴上且长为l，纸面内一边长为l的正方形导线框的一条边也在x轴上，且线框沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域，在t＝0时该线框恰好位于图中的所示位置．现规定顺时针方向为导线框中电流的正方向，则在线框穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是()4.一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设向里为磁感应强度B的正方向．线圈中的箭头为电流i的正方向，如图1所示，已知线圈中感应电流i随时间变化的图象如图2所示，则磁感应强度随时间而变化的图象可能是 ()5.某空间存在以ab，cd为边界的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，区域宽为L1，现有一矩形线框处在图中纸面内，它的短边与ab重合，长度为L2，长边长度为2L1，某时刻线框以初速度v0沿与ab垂直的方向进入磁场区域，同时某人对线框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不变．设该线框的电阻为R，则从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中，人对线框作用力做的功等于________________．6.如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面，用力将矩形线圈从磁场中匀速拉出。

在其他条件不变的情况下() A．速度越大时，拉力做功越多B．线圈边长L1越大时，拉力做功越多C．线圈边长L2越大时，拉力做功越多D．线圈电阻越大时，拉力做功越多7．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。

4.5 《电磁感应现象的两类情况》学案（2013创新方案人教选修3-2）第5节电磁感应现象的两类情况1．知道感生电场、感生电动势、动生电动势的概念。

知道产生感生电动势的非静电力是感生电场的作用，产生动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。

2．会用楞次定律判断感生电场的方向，用左手定则判断洛伦兹力的方向。

3．知道电磁感应现象遵守能量守恒定律。

[读教材·填要点]1．电磁感应现象中的感生电场(1)感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场。

(2)感生电动势：由感生电场产生的感应电动势。

(3)感生电动势中的非静电力：感生电场对自由电荷的作用。

(4)感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据楞次定律和右手定则判断。

[关键一点]变化的磁场周围存在感生电场，与是否存在电路以及电路是否闭合无关。

2．电磁感应现象中的洛伦兹力(1)动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势。

(2)动生电动势中的“非静电力”：自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。

(3)动生电动势中的功能关系：闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电能。

[试身手·夯基础]1．下列说法中正确的是()A．感生电场是由变化的磁场产生的B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定沿逆时针方向解析：由麦克斯韦电磁场理论知A正确，B错误；感生电场的产生也是符合电磁感应原理的，C正确；感生电场的电场线是闭合的，但不一定沿逆时针方向，故D错误。

答案：AC2．下列说法中正确的是()A．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C．动生电动势的方向可以由右手定则来判定D．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反解析：动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的，但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零，选项A、B错误；动生电动势是由于导体切割磁感线产生的，可由右手定则判定方向，C正确；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，故D错误。

教学目的1.知识与能力：巩固电磁感应的基础知识；提高学生分析解决综合问题的能力。

2.过程与方法：掌握电磁感应与动力学和电路规律综合问题的分析方法和解题思路。

3.情感态度价值观：通过学生之间的讨论,培养学生合作精神和严谨积极的学习态度。

重点、难点、关键2.掌握电磁感应与动力学和电路规律综合问题的分析解答方法。

掌握电磁感应与动力学和电路规律综合问题的分析方法和解题思路。

解题方法的总结、理解和应用教学媒体多媒体教学方法讲授法、引导法、体验学习教学法、讨论法。

程序与内容师生活动计划时间一、高考定位,基础知识回顾1.解读考纲2.形成基础知识框架二、目标教学（一）.师生互动,方法相成模型一:如图所示在竖直向下的匀强磁场B的区域内 , 有一个水平放置的金属框架 , 框架宽度为l , 电阻为R , 质量为m电阻为 r 的金属杆教师阐述本节内容在高考中的定位,通过总结近几年的高考题,预测今年高考中可能出现的题型.对电磁感应电力能的知识要点回顾.通过实物投影展示一名学生的导学案, 师生共同复习本部分内容的基础知识和解题基本公式和规律由一名学生自愿上前板演解题过程,还原解题思路,组织其他学生纠错,师生共同探讨,通过教师提问引导由学5分12分ab能与框架良好接触 , 与框架的摩擦因数为μ，以初速度v0开始水平向右运动,运动的最大位移x.求：(1)分析ab杆的受力情况和运动情况(2)金属杆运动速度为v时的加速度a(3)整个过程中两个电阻上产生的焦耳热Q模型二:如图所示，固定的两条平行的光滑金属轨道MN、PQ与水平面成θ=300角，轨道间距为d=2m．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B=0.5T．M、P间接一阻值为R=8Ω的电阻．质量为m=0.1kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效电阻为r=2 Ω．现从静止释放ab，当它沿轨道下滑距离S=6m时，达到最大速度．若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g．求：（1）金属杆ab运动的最大速度v m；（2）金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中电阻R上产生的电热Q；（3）从金属杆ab静止到具有最大速度的过程中流过电阻R的电荷量q ；生自己总结出解决电磁感应综合类问题的方法. 在教师引导下板书板书知识框架和解题思路.1.由一名学生应用前面总结的方法解答前两问,织其他学生纠错,重点引导学生体会如何把形成的方法灵活有效的应用在解决实际问题中.总结出在解决电磁感应问题中求电荷量的方法和思路.2.通过以上两个模型,师生的共同探讨,教师升华解题方法,完善解题思路,强调重难点.12分(二):自主合作成功体验(2011·天津卷)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg，电阻均为R=0.1w，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，棒 ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动，而棒 cd恰好能够保持静止.取g=10m/s2，问：(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？三;课堂小节，方法形成解答电磁感应、电路与力学综合问题的基本步骤：1.让学生结合目标一中形成的解题思路解决实际问题.2.全体学生参与讨论总结后,由学生代表发言.3.学生体会成功的喜悦和不足的遗憾.10教学反思本节课属于高三二轮复习中的专题课,已经经过前面一轮复习,学生具备了解决电磁感应综合问题的基本知识,因此在教学设计中主要突出学生的主观能动性,由学生通过预习学案，通过引导模型，自主总结出解决电磁感应定律综合应用的思路和方法,教师在整个教学过程中主要启到组织和引导作用!通过反思整个教学过程和课后的反馈训练,本节课达到了预期的教学效果,但也有不足之处.现总结如下。

第五节 电磁感应现象的两类情况【学习目标】1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因，会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。

2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。

会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。

3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。

【新知预习】一.感生电动势1.产生:磁场变化时会在空间激发 ，闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下 运动，产生 电流，即导体中产生了感应电动势。

2.定义:由 电场产生的感应电动势称为感生电动势。

3.大小:E= 。

4.感生电场方向判断： 。

5.变化的磁场周围所产生的电场与电荷周围的静电场的区别①静电场由电荷激发，而感生电场是由变化的 激发．②静电场的电场线不闭合，总是出发于 ，终止于 ，且单位正电荷在电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零．而变化磁场周围的电场中的电场线是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以，单位正电荷在此电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零．二.动生电动势1．产生:导体棒切割磁感线时，如果磁场不变化，空间不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着 切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势。

2．大小：E= （B 的方向与v 的方向垂直）3．动生电动势的来源分析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？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷．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？ ③导体棒的哪端电势比较高？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？【导析探究】导析一：与感生电动势相关的综合问题例1．如图甲所示，100匝的线圈（为表示线圈的绕向，图中只画了2匝）两端A 、B 与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。

§4.5电磁感应现象的两类情况[学习目标]1．知道感生电动势和动生电动势2．理解感生电动势和动生电动势的产生机理[自主学习]1．英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场叫做电场；有这种电场产生的电动势叫做，该电场的方向可以由右手定则来判定。

2．由于导体运动而产生的感应电动势称为。

[典型例题]例1 如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值为R的电阻，一根质量为m的金属棒ab，垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计。

金属棒与导轨间的动摩擦因数为 ，若用恒力F沿水平向右拉导体棒运动，求金属棒的最大速度。

例2 如图2所示，线圈内有理想的磁场边界，当磁感应强度均匀增加时，有一带电量为q，质量为m的粒子静止于水平放置的平行板电容器中间，则此粒子带，若线圈的匝数为n，线圈面积为S，平行板电容器的板间距离为d，则磁感应强度的变化率为。

[针对训练]1.通电直导线与闭合线框彼此绝缘，它们处在同一平面内，导线位置与线框对称轴重合，为了使线框中产生如图3所示的感应电流，可采取的措施是：（A）减小直导线中的电流(B)线框以直导线为轴逆时针转动（从上往下看）(C)线框向右平动 (D)线框向左平动2．一导体棒长l=40cm，在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动，运动的速度v=5.0m／s，导体棒与磁场垂直，若速度方向与磁感线方向夹角β=30°，则导体棒中感应电动势的大小为V，此导体棒在做切割磁感线运动时，若速度大小不变，可能产生的最大感应电动势为V3．一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感强度方向成30°角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是：(A)将线圈匝数增加一倍(B)将线圈面积增加一倍(C)将线圈半径增加一倍(D)适当改变线圈的取向4．如图4所示，四边完全相同的正方形线圈置于一有界匀强磁场中，磁场垂直线圈平面，磁场边界与对应的线圈边平行，今在线圈平面内分别以大小相等，方向与正方形各边垂直的速度，沿四个不同的方向把线圈拉出场区，则能使a、b两点电势差的值最大的是：(A)向上拉(B)向下拉(C)向左拉（D）向右拉5．如图5所示，导线MN可无摩擦地沿竖直的长直导轨滑动，导线位于水平方向的匀强磁场中，回路电阻R，将MN由静止开始释放后的一小段时间内，MN运动的加速度可能是：（A）．保持不变（B）逐渐减小（C）逐渐增大（D）无法确定6．在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，如图所示(纸面即水平面)，在垂直纸面方向有一匀强磁场，则：（A）若磁场方向垂直纸面向外并增长时，杆ab将向右移动（B）若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆ab将向左移动（C）若磁场方向垂直纸面向里并增长时，杆ab将向右移动（D）若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移7．如图7所示，圆形线圈开口处接有一个平行板电容器，圆形线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，要使电容器所带电量增加一倍，正确的做法是：(A)使电容器两极板间距离变为原来的一半(B)使线圈半径增加一倍(C)使磁感强度的变化率增加一倍(D)改变线圈平面与磁场方向的夹角。

第五节：电磁感应现象的两类情况 导学案新泰市新汶中学 高二物理组教师寄语：耐心之树，结黄金之果。

【学习目标】（1）、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。

（2）、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。

（3）、能用动生电动势和感生电动势公式进行分析和计算。

【学习重点】感生电动势和动生电动势。

【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。

【学习方法】类比法一、课前自主学习1、电磁感应现象中的感生电场感生电场：磁场 时在空间激发的一种电场．感生电动势：由 产生的感应电动势．感生电动势中的非静电力：就是 对自由电荷的作用2、电磁感应现象中的洛伦兹力成因：导体棒做切割磁感线运动时，导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动，并因此受到洛伦兹力．动生电动势：由于 而产生的感应电动势．动生电动势中的非静电力：与 有关．二、学习新课（一）、感生电动势1、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发 ，闭合导体中的在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。

（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为 。

（3）感生电场方向判断： 定则。

【典例1】 如图4-5-4所示，l 1＝0.5 m ， l 2＝0.8 m ，回路总电阻为R ＝0.2 Ω，M ＝0.04 kg ，导轨光滑，开始时磁场强度B 0＝1 T ，现使磁感应强度以ΔB Δt＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大．试求：当t 为多少时，M 刚好离开地面？(g 取10 m/s 2)（二）、洛伦兹力与动生电动势1导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理什么呢？2 导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？3 它是如何将其他形式的能转化为电能的？4、动生电动势（1）产生：运动产生动生电动势（2）大小：E= （B的方向与v的方向）【典例2】如图4-5-6所示，在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，有一个半径r＝0.5 m的金属圆环，圆环所在的平面与磁感线垂直．OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20 rad/s的角速度绕圆心O匀速转动，且A端始终与圆环相接触．OA棒的电阻R＝0.1 Ω，图中定值电阻R1＝100 Ω，R2＝4.9 Ω，电容器的电容C＝100pF，圆环和连接导线的电阻忽略不计．则：(1)电容器的带电量是多少？哪个极板带正电？(2)电路中消耗的电功率是多少？2、动生电动势原因分析导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。

学案5电磁感应现象的两类情况[学习目标定位] 1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小.2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系．会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小.3.知道公式E＝n ΔΦΔt与E＝Bl v的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势．一、电磁感应现象中的感生电场英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在周围空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把这种电场叫做感生电场．如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．在这种情况下，所谓的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用．二、电磁感应现象中的洛伦兹力一段导体在做切割磁感线运动时，导体内的自由电荷在洛伦兹力的作用下定向运动产生感应电流．切割磁感线运动的导体相当于一个电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关．一、电磁感应现象中的感生电场[问题设计]如图1所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生感应电动势．图1(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？答案(1)电流的方向与正电荷移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向也可以用楞次定律判定．(2)感生电场对自由电荷的作用．[要点提炼]感生电动势1．定义：由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势．大小：E＝n ΔΦΔt.2．方向判断：楞次定律和右手螺旋定则．二、电磁感应现象中的洛伦兹力[问题设计]如图2所示，导体棒CD在均匀磁场中运动．图2(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体中自由电荷相对纸面的运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷．(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？为什么？(3)导体棒的哪端电势比较高？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？答案 (1)导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其相对纸面的运动是斜向上的．(2)自由电荷不会一直运动下去．因为C 、D 两端聚集电荷越来越多，在CD 棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动． (3)C 端电势较高，导体棒中电流是由D 指向C 的． [要点提炼] 动生电动势1．产生：导体切割磁感线时，如果磁场不变化，空间就不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势．这时的非静电力与洛伦兹力有关． 2．大小：E ＝Bl v (B 的方向与v 的方向垂直)． 3．方向判断：右手定则． 三、E ＝n ΔΦΔt 和E ＝Bl v 的选用技巧[要点提炼]产生感应电动势的方式有两个：一是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势E ＝n ΔΦΔt，叫感生电动势；另一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势E ＝Bl v ，叫动生电动势．1．E ＝nΔΦΔt适用于任何情况下平均感应电动势的求法，当Δt →0时，E 为瞬时值． 2．E ＝Bl v 是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式． (1)当v 为平均速度时，E 为平均感应电动势． (2)当v 为瞬时速度时，E 为瞬时感应电动势．3．当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的代数和．两者在方向相同时相加，方向相反时相减．(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向) 四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 [问题设计]一长为l 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求OA 两端产生的感应电动势．答案 方法一：利用公式E ＝nΔΦΔt设导体棒长为l ，绕O 点转动角速度为ω，则在t 时间内，其扫过的扇形面积S ＝12ωtl 2则由公式得E＝B ΔS t ＝12Bωl 2 方法二：利用公式E ＝Bl v如图所示，O 点速度v 0＝0，A 点速度v A ＝ωl 则由公式E ＝Bl v ，其中v 取平均速度，得 E ＝Bl ·12ωl ＝12Bωl 2一、对感生电场的理解例1 某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是( )图3A ．沿AB 方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱解析根据电磁感应定律，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．根据麦克斯韦电磁场理论，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流方向仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电流的方向，由此可知A、C两项正确．答案AC二、动生电动势的理解与应用例2如图4所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下降，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b两点落到地面的顺序是()图4A．a点先落地B．b点先落地C．a、b两点同时落地D．无法判定解析本题关键是用楞次定律判定感应电动势的方向，并理解感应电动势的正、负极聚集着正、负电荷．当三角形abc金属框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定a点的电势高，是电源的正极，b点的电势低，是电源的负极，a点聚集着正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受到的电场力向下，使a 点加快运动，b 点的负电荷受到的电场力向上，使b 点减缓运动，故a 点先落地．正确选项为A. 答案 A三、E ＝n ΔΦΔt和E ＝Bl v 的选用技巧例3 如图5所示，导轨OM 和ON 都在纸面内，导体AB 可在导轨上无摩擦滑动，若AB 以5 m/s 的速度从O 点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T ．问：图5(1)3 s 末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2)3 s 内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？解析 (1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势． 3 s 末，夹在导轨间导体的长度为： l ＝v t ·tan 30°＝5×3×tan 30° m ＝5 3 m 此时：E ＝Bl v ＝0.2×53×5 V ＝5 3 V电路电阻为R ＝(15＋53＋103)×0.2 Ω＝8.196 Ω 所以I ＝ER＝1.06 A.(2)3 s 内回路中磁通量的变化量ΔΦ＝BS －0＝0.2×12×15×5 3 Wb ＝1532 Wb3 s 内电路产生的平均感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝15323 V ＝523 V.答案 (1)5 3 m 5 3 V 1.06 A (2)1532 Wb 523 V四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算例4 长为l 的金属棒ab 以a 点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图6所示，磁感应强度为B .求：图6(1)ab 棒的平均速率． (2)ab 两端的电势差．(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？解析 (1)ab 棒的平均速率v ＝v a ＋v b 2＝0＋ωl 2＝12ωl (2)ab 两端的电势差：E ＝Bl v ＝12Bl 2ω(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积为ΔS ，则： ΔS ＝12l 2θ＝12l 2ωΔt ，ΔΦ＝B ΔS ＝12Bl 2ωΔt .由法拉第电磁感应定律得： E ＝ΔΦΔt ＝12Bl 2ωΔt Δt ＝12Bl 2ω.答案 (1)12ωl (2)12Bl 2ω (3)12Bl 2ωΔt 12Bl 2ω。

§4.5 电磁感应现象的两类情况预习案出题人：侯振坚审题人：高二物理组时间：2013-3［预习目标］1．知识与技能：（1）知道感生电场。

（2）知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。

2．过程与方法：理解感生电动势与动生电动势的概念3．情感态度与价值观：（1）通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。

（2）通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。

［预习重点］会判断动生电动势的方向，并计算它的大小。

［预习难点］了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。

自主预习一、电磁感应现象中的感生电场1.变化的磁场在空间产生一种电场------2. 使电荷受到作用力做定向移动3.感生电动势的非静电力二、电磁感应现象中的洛伦兹力导线两端存在感应电动势，在这种情况下，非静电力与有关。

自主检测1、某空间出现了如图5所示的一组闭合的电场线，这可能是…（）A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱2、如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过．下列说法中正确的是（）A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B．动生电动势的产生与洛伦兹力有关C．动生电动势的产生与电场力有关D．动生电动势和感生电动势的产生原因是一样的法拉第电磁感应定律――课后巩固检测1．关于电磁感应，下列说法中正确的是（）A．导体相对磁场运动，一定会产生电流B．导体切割磁感线，一定会产生电流C．闭合电路切割磁感线就会产生电流D．穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定会产生感应电动势2．将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有（）A. 磁通量的变化率B. 应电流的大小C. 流过导体横截面的电荷量D. 通量的变化量3、如图：小线圈N位于大线圈M中，二者共轴共面。