高中物理选修3-2教学设计6：4.5 电磁感应现象的两类情况教案

《电磁感应现象的两类情况》教学设计太和县第八中学陈亚仙【教材分析】电磁感应现象的两类情况，是人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应第五节的内容，原版教材中本节题目为动生电动势和感生电动势，这一节是前面几节内容的理论归纳与升华，也是为后续麦克斯韦电磁理论与前面电磁学知识的一个过渡环节。

但对于高中学生现在的逻辑分析能力和认知水平来讲有一定的难度，所以在教学时，教师要把握教学的度，使学生能够定性的分析，并能够把电磁学知识间的逻辑关系弄清楚即可。

对于两类电磁感应现象的区分十分重要，它澄清了电磁感应的定义与法拉第第一次发现电磁感应经典实验间的而矛盾。

本节内容的重点学习在于感生电动势和动生电动势的概念形成过程，以应用感生电场，电动势去分析判断问题。

【教学目标】1、由电动势的作用入手提出问题，挖掘感应电动势中“非静电力”是怎样产生的。

2、教师讲解麦克斯韦的理论：变化的磁场激发出电场。

得出电磁感应现象的一类情况-感生电动势。

由楞次定律判断感生电场的方向。

3、微观分析导体棒在磁场中切割磁感线运动时，会产生感应电动势，其中“非静电力”与洛伦兹力有关。

【教学重点】逻辑分析判断变化磁场-感生电场-自由电荷定向移动-感应电流-感生电动势。

动生电动势的“非静电力”与洛伦兹力有关。

【教学难点】应用电磁学知识解释电磁感应现象。

【教学方法】教师引导，学生自主学习。

学生自主表达，训练逻辑思维能力。

【教学过程】一、新课导入：法拉第把引起感应电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动有联系。

变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

——电磁感应现象复习：1、电动势——描述电源中非静电力做功的本领。

2、电动势的作用：某种非静电力对自由电荷的作用。

3、感应电动势的产生（1）磁场变化（2）导体棒切割磁感线运动板书：一、电磁感应现象的一类情况——磁场强弱变化图4.5-1人物介绍：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831〜1879），出生于苏格兰爱丁堡，英国物理学家、数学家。

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？。

4.5电磁感应现象的两类情况【学习目标】1．知道电磁感应现象中的感生电场及共作用。

2．会用相关公式计算电磁感应问题。

3．了解电磁感应现象中的洛伦兹力及其作用。

【重点、难点】1. 重点：感生电动势和动生电动势产生的原因。

2.难点：电磁感应问题的计算。

学法指导：本节课主要学习电磁感应现象中的两种电动势，通过学习要知道感生电动势和动生电动势产生的原因并能够进行区别。

预习课本19-21页探究一、电磁感应现象中的感生电场与感生电动势1、教材图4.5-1，穿过闭合回路的磁场增强，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呢？2、什么是感生电动势？3、感生电场的方向应如何判断？提示：回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？4、阅读教材19页例题并完成下列问题：a被加速的电子带什么电？b电子逆时针运动，等效电流方向如何？c加速电场的方向如何？d使电子加速的电场是什么电场？e电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？探究二：电磁感应现象中的洛伦兹力与动生电动势1、阅读教材第20页的思考与讨论2、什么是动生电动势？3、如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。

题型一：两种感应电动势的产生1.某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，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，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v 0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，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C ．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D ．磁场力对小球一直不做功3.如图所示，导体AB 在做切割感线运动时，将产生一个感应电动势，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有关D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的题型二：电磁感应中的能量转化与守恒4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m 的小金属块从抛物线y ＝b (b ＞a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )．A ．mgb B.12mv 2C ．mg (b －a )D ．mg (b －a )＋12mv 2 5.如图所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L )以不同的速度v 1和v 2匀速拉出磁场，线圈电阻为R ，那么两次拉出过程中，外力做功之比W 1∶W 2＝________.外力做功功率之比P 1∶P 2＝________.6.如图所示，金属杆ab 以恒定的速度v 在间距为L 的光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路总电阻为R (恒定不变)，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是( )．A ．ab 杆中的电流与速率v 成正比B ．磁场作用于ab 杆的安培力与速度v 成正比C ．电阻R 上产生的电功率与速度v 的平方成正比D ．外力对ab 杆做功的功率与速率v 的平方成正比7.如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B .正方形金属框abcd 可绕光滑轴OO ′转动，边长为L ，总电阻为R ，ab 边质量为m ，其他三边质量不计，现将abcd 拉至水平位置，并由静止释放，经时间t 到达竖直位置，产生热量为Q ，若重力加速度为g ，则ab 边在最低位置所受安培力大小等于( )．A.B 2L 22gL RB ．BL Q Rt C.B 2L 2Rt D.B 2L 2R 2mgL －Q m题型三：电磁感应中的能量转化与守恒电磁感应与力学综合8．如图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg 处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab 与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d 、e 之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F 作用在金属杆ab 上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架．图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t 的变化关系，则图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是( )．。

电磁感应现象的两种情况教学目标1. 知识与技能(1)了解感生电场，会解释感生电动势的产生原因． (2)了解动生电动势的产生条件和洛伦兹力的关系．(3)掌握两种感应电动势的区别与联系，会应用分析实际问题． (4)了解电磁感应规律的一般应用，会分析科技实例． 2. 过程与方法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． 3. 情感、态度与价值观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． 教学重点难点感生电动势与动生电动势的概念。

对感生电动势与动生电动势实质的理解。

教学方法与手段以类比为先导，引领学生在复习干电池电动势中非静电力作用的基础上，说明感应电场和洛伦兹力在产生感应电动势中的作用，并能应用感生电动势和动生电动势解答相关问题。

类比讨论学习为主，发动学生对电子感应加速器的讨论从而加深理解。

课前准备多媒体课件、实物投影仪、视频片断。

导入新课[事件1]教学任务：复习提问，导入新课。

师生活动：情景导入，放映PPT 课件展示提问的问题。

一、复习提问：1．法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？ 答：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即E ＝n ΔΦΔt。

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，它成立的条件又是什么？答：导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关，表达式是E＝BLvsinθ，该表达式只能适用于匀强磁场中。

3．干电池中电动势是怎样产生的？参照相关图片，回顾所学电池电动势中有关非静电力做功的知识，其他学生补充。

二、引入新课：在电磁感应现象中，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，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。

讲授新课[事件2]教学任务：感生电场和感生电动势。

师生活动：学生阅读教材19页“电磁感应现象中的感生电场”部分，分析讨论闭合电路中产生感应电流的原因。

电磁感应现象的两类情况课程目标导航情景思考引入如图所示，电吉他的弦是磁性物质，可被永磁体磁化。

当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，那么电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料制作呢？提示：当被磁化的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，所以有感应电流产生。

弦不能改用尼龙材料制作，因为尼龙材料不会被磁化，当弦振动时，不会使穿过线圈的磁通量发生变化，没有感应电流产生。

基础知识梳理1．感生电场与感生电动势(1)感生电场：磁场____时在空间激发的一种电场，它是由英国物理学家________提出的。

(2)感生电动势：由________产生的感应电动势，它的方向与感生电场的方向____，与感应电流的方向______。

(3)感生电动势中的非静电力：就是________对自由电荷的作用力。

思考1：感生电场与我们以前学过的静电场有什么不同？2．洛伦兹力与动生电动势(1)动生电动势成因：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移动，并因此受到洛伦兹力的作用。

(2)动生电动势：由于________产生的感应电动势。

(3)动生电动势中的非静电力：与________有关。

思考2：结合动生电动势的产生原因想一想，产生动生电动势的过程，洛伦兹力对自由电荷做功吗？答案：1．(1)变化麦克斯韦(2)电磁感应相同也相同(3)感生电场思考1提示：①产生原因不同：静电场是由静止的电荷激发的，而感生电场是由变化的磁场激发的。

②电场线不同：静电场的电场线是由正电荷(无穷远)出发到负电荷(无穷远)终止，电场线不闭合，而感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。

③做功时能量转化不同：静电场做功是把电能转化为其他形式的能，而感生电场做功是把其他形式的能转化为电能。

2．(2)导体运动(3)洛伦兹力思考2提示：不做功，因为动生电动势中的非静电力仅仅是导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力。

4.5电磁感应现象的两类情况自主学习一、电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场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． 2．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． (2)大小：E ＝n ΔΦΔt.(3)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 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 ＝Blv (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 ＝Blv 的选用技巧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 ＝Blv ，叫动生电动势． 1．E ＝n ΔΦΔt 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 ＝Blv 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 方法一：利用公式E ＝n ΔΦΔt方法二：利用公式E ＝Blv自主检测1．(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，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．(多选)下列说法中正确的是()A．感生电场是由变化的磁场激发而产生的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，其方向一定是沿逆时针方向3．(多选)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的作用而引起的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4．(多选)如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，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产生的原因是一样的5．如图所示，在匀强磁场中，放置两根光滑平行导轨MN和PQ，其电阻不计，ab、cd两根导体棒，其电阻R ab＜R cd，当ab棒在外力F1作用下向左匀速滑动时，cd棒在外力F2作用下保持静止，F1和F2的方向都与导轨平行，那么，F1和F2大小相比、ab和cd两端的电势差相比，正确的是()A．F1＞F2，U cd＞U ab B．F1＝F2，U ab＝U cdC．F1＜F2，U ab＜U cd D．F1＝F2，U ab＜U cd6．一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，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示．如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()A. E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B. E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势C. E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势D. E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势7．如图所示，L1＝0.5 m，L2＝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B0＝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/s2)8．如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 Ω.一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6)()A．2.5 m/s 1 W B．5 m/s 1 WC．7.5 m/s9 W D．15 m/s9 W9．如图甲所示，n＝50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点的电势高低与电压表的读数为()甲乙A．φa>φb,20 V B．φa>φb,10 VC．φa<φb,20 V D．φa<φb,10 V10．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，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，已知两棒的质量均为0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的拉力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好保持静止，g取10 m/s2.求：(1)通过cd棒的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的拉力F多大？(3)拉力F做功的功率P是多少？11．如图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1 m，上端接有电阻R1＝3 Ω，下端接有电阻R2＝6 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示．求：甲乙(1)磁感应强度B；(2)杆下落0.2 m过程中通过电阻R2的电荷量q.[答案]1．[解析] 感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB 方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA 方向增强，所以A 、C 有可能． [答案] AC2．[解析] 由麦克斯韦电磁理论知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，但不一定是逆时针方向，故D 错误． [答案] AC3．[解析] 洛伦兹力对导体中自由电荷的作用效果是产生动生电动势的本质，A 正确；在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直，总功为零，B 错误；动生电动势的方向可由右手定则判定，C 正确；只有在导体棒做匀速切割磁感线时，除安培力以外的力的合力与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，D 错误．故选A 、C. [答案] AC4．[解析] 根据动生电动势的定义，A 正确．动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B 正确，C 、D 错误． [答案] AB5．[解析] 因ab 和cd 的磁场力都是F ＝BIl ，又因为ab 棒在外力F 1作用下向左匀速滑动时，cd 在外力F 2作用下保持静止，故F 1＝F 2，又由MN 、PQ 电阻不计，所以a 、c 两点等势，b 、d 两点等势，因而U ab ＝U cd ，故B 正确． [答案] B6．[解析] 直升机螺旋桨的叶片围绕着轴转动，产生的感应电动势为E ＝Blv ＝12Blv b ＝12Bl (ωl )＝12B (2πf )l 2＝πfl 2B ，设想ab 是闭合电路的一部分导体，由右手定则知感应电流方向为a →b ，所以b 点电势比a 点电势高．选项A 正确． [答案] A7．[解析] 回路中原磁场方向向下，且磁感应强度增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，ab 中的感应电流的方向是a →b ，由左手定则可知，ab 所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．设ab 中电流为I 时M 刚好离开地面，此时有F ＝BIL 1＝Mg ，I ＝E /R E ＝ΔΦ/Δt ＝L 1L 2·ΔB /Δt B ＝B 0＋(ΔB /Δt )t解得F ＝0.4 N ，I ＝0.4 A ，B ＝2 T ，t ＝5 s.[答案] 5 s8．[解析] 把立体图转为平面图，由平衡条件列出方程是解决此类问题的关键．对导体棒进行受力分析做出截面图，如图所示，导体棒共受四个力作用，即重力、支持力、摩擦力和安培力．由平衡条件得mg sin 37°＝F 安＋F f ① F f ＝μF N ② F N ＝mg cos 37°③ 而F 安＝BIL ④ I ＝E R ＋r ⑤ E ＝BLv ⑥联立①～⑥式，解得v ＝mg (sin 37°－μcos 37°)(R ＋r )B 2L 2代入数据得v ＝5 m/s.小灯泡消耗的电功率为P ＝I 2R ⑦由⑤⑥⑦式得P ＝⎝⎛⎭⎫BLvR ＋r 2R ＝1 W ．故选项B 正确．[答案] B9．[解析] 圆形线圈产生电动势，相当于电源内电路，磁通量均匀增大，由楞次定律可知，线圈中感应电流为逆时针方向，由于线圈相当于内电路，故φa >φb ；又E ＝n ΔΦΔt ＝50×8×0.014×0.1V ＝10 V ，所以电压表的示数为10 V ，B 正确． [答案] B10．[解析] (1)对cd 棒受力分析可得： BIl ＝mg sin 30° 代入数据，得I ＝1 A根据右手定则判断，通过cd 棒的电流方向由d 到c . (2)对ab 棒受力分析可得： F ＝BIl ＋mg sin 30° 代入数据，得F ＝0.2 N. (3)根据I ＝Blv2R ，P ＝Fv得P ＝0.4 W.[答案] (1)1 A 由d 到c (2)0.2 N (3)0.4 W11．[解析] (1)由题图乙知，杆自由下落距离是0.05 m ，当地重力加速度g ＝10 m/s 2，则杆进入磁场时的速度 v ＝2gh ＝1 m/s由题图乙知，杆进入磁场时加速度 a ＝－g ＝－10 m/s 2由牛顿第二定律得mg －F 安＝ma 回路中的电动势E ＝BLv 杆中的电流I ＝ER 并R 并＝R 1R 2R 1＋R 2F 安＝BIL ＝B 2L 2vR 并得B ＝2mgR 并L 2v＝2 T. (2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝B ·ΔSΔt杆中的平均电流I ＝E R 并通过杆的电荷量Q ＝I ·Δt通过R 2的电荷量q ＝13Q ＝0.05C ．[答案] (1)2 T (2)0.05 C。

5 电磁感应现象的两类情况[学科素养与目标要求]物理观念：1.建立感生电场的概念.2.会判断感生电动势和动生电动势的方向.科学思维：1.通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，形成对知识的逻辑推理能力.2.比较感生电动势和动生电动势，并熟练掌握其大小的计算方法.一、感生电场的产生麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场.二、感生电动势的产生1.由感生电场产生的电动势叫感生电动势.2.感生电动势大小：E ＝n ΔΦΔt. 3.方向判断：由楞次定律和右手螺旋定则判定.三、动生电动势的产生1.由于导体运动产生的电动势叫动生电动势.2.动生电动势大小：E ＝Blv (B 的方向与v 的方向垂直).3.方向判断：右手定则.1.判断下列说法的正误.(1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场.( √ )(2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用.( √ )(3)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用.( √ )(4)产生动生电动势时，洛伦兹力对自由电荷做了功.( × )2.研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用.在北半球若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为5×10－5T.鸽子以20 m/s 的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30 cm 左右，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为______V ，______(填“左”或“右”)侧电势高. 答案 3×10－4 左一、感生电场和感生电动势1.感生电场的产生如图1所示，B 变化时，就会在空间激发一个感生电场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.图12.变化的磁场周围产生的感生电场，与闭合电路是否存在无关.如果在变化的磁场中放一个闭合回路，回路中就有感应电流，如果无闭合回路，感生电场仍然存在.3.感生电场可用电场线形象描述.感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合.4.感生电场(感生电动势)的方向一般由楞次定律判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt计算. 例1 (多选)某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场线，这可能是( )图2A.沿AB 方向的磁场在迅速减弱B.沿AB 方向的磁场在迅速增强C.沿BA 方向的磁场在迅速增强D.沿BA 方向的磁场在迅速减弱答案 AC闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思路如下： 假设存在垂直磁场方向的闭合回路→回路中的磁通量变化――――→楞次定律安培定则回路中感应电流的方向―→感生电场的方向例2 如图3甲所示，线圈总电阻r ＝0.5 Ω，匝数n ＝10，其端点a 、b 与R ＝1.5 Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示.关于a 、b 两点电势φa 、φb 及两点电势差U ab ，正确的是( )图3A.φa >φb ，U ab ＝1.5 VB.φa <φb ，U ab ＝－1.5 VC.φa <φb ，U ab ＝－0.5 VD.φa >φb ，U ab ＝0.5 V答案 A解析 从题图乙可知，线圈内的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则可知，线圈中感应电流的方向为逆时针方向.在回路中，线圈相当于电源，由于电流的方向是逆时针方向，所以a 相当于电源的正极，b 相当于电源的负极，所以a 点的电势高于b 点的电势.根据法拉第电磁感应定律得：E ＝n ·ΔΦΔt ＝10×0.080.4 V ＝2 V.I ＝E R 总＝21.5＋0.5A ＝1 A.a 、b 两点的电势差相当于电路中的路端电压，所以U ab ＝IR ＝1.5 V ，故A 正确.二、动生电场和动生电动势1.动生电场的产生如图4所示，导体棒CD 在匀强磁场中运动.图4自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力.若CD 向右匀速运动，由左手定则可判断自由电子受到沿棒向下的洛伦兹力作用，C 端电势高，D 端电势低.随着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，C 、D 两端形成稳定的电势差.2.感生电动势与动生电动势的比较例3 如图5所示，边长为L 的正方形线圈与足够大的匀强磁场垂直，磁感应强度为B .当线圈按图示方向以速度v 垂直B 运动时，下列判断正确的是( )图5A.线圈中无电流，φa ＝φb ＝φc ＝φdB.线圈中无电流，φa ＞φb ＝φd ＞φcC.线圈中有电流，φa ＝φb ＝φc ＝φdD.线圈中有电流，φa ＞φb ＝φd ＞φc 答案 B解析 线圈在运动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中不会产生感应电流，C 、D 错误；导线两端有电势差，根据右手定则，可知A 错误，B 正确.[学科素养] 通过例2和例3，加深对感生电动势和动生电动势的理解，掌握它们方向的判断方法，并会对两者进行区分，体现了“科学思维”的学科素养.三、导体棒转动切割产生动生电动势的计算1.当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端固定，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E ＝Bl v ＝12Bl 2ω，如图6所示.图62.若圆盘在磁场中以角速度ω绕圆心匀速转动时，如图7所示，相当于无数根“辐条”转动切割，它们之间相当于电源的并联结构，圆盘上的感应电动势为E ＝Br v ＝12Br 2ω.图7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匀速转动，如图8所示，磁感应强度大小为B .求：图8(1)金属棒ab 两端的电势差；(2)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的面积中通过的磁通量为多少？此过程中的平均感应电动势多大？答案 (1)12Bl 2ω (2)12Bl 2ωΔt 12Bl 2ω 解析 (1)ab 两端的电势差：U ab ＝E ＝Bl v ＝12Bl 2ω. (2)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积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.1.(感生电场和感生电动势)如图9所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将( )图9A.沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动C.在原位置附近往复运动D.仍然保持静止状态答案 A 2.(感生电场和感生电动势)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图10甲所示，当磁场的磁感应强度B 随时间t 按如图乙所示规律变化时，下列四个图中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是( )图10答案 A解析 在第1 s 内，磁感应强度B 均匀增大，由楞次定律可判定感应电流为正，其产生的感应电动势E 1＝ΔΦ1Δt 1＝ΔB 1Δt 1S ，在第2～3 s 内，磁感应强度B 不变化，即线圈中无感应电流，在第4～5 s 内，磁感应强度B 均匀减小，由楞次定律可判定，其感应电流为负，产生的感应电动势E 2＝ΔΦ2Δt 2＝ΔB 2Δt 2S ，由于ΔB 1＝ΔB 2，Δt 2＝2Δt 1，故E 1＝2E 2，由此可知，选项A 正确. 3.(转动切割产生的动生电动势)如图11所示，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上.当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为φa 、φb 、φc .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )图11A.φa ＞φc ，金属框中无电流B.φb ＞φc ，金属框中电流方向沿abcaC.U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流 D.U ac ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿acba 答案 C解析 金属框abc 平面与磁场方向平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B 、D 错误；转动过程中bc 边和ac 边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断φa <φc ，φb <φc ，选项A 错误；由A 项的分析及E ＝BL v 得U bc ＝－12Bl 2ω，选项C 正确.4.(平动切割产生的动生电动势)如图12所示，“∠”形金属框架MON 所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，金属棒ab 能紧贴金属框架运动，且始终与ON 垂直，金属棒与金属框架粗细相同，且由同种材料制成.当ab从O点开始(t＝0)匀速向右平动时，速度为v0，∠MON＝30°.图12(1)试求bOc回路中感应电动势随时间变化的函数关系式.(2)闭合回路中的电流随时间变化的图象是________.答案(1)E＝33Bv02t(2)B解析(1)t＝0时ab从O点出发，经过时间t后，ab匀速运动的距离为s，则有s＝v0t.由tan 30°＝bcs，有bc＝v0t·tan 30°.则金属棒ab接入回路的bc部分切割磁感线产生的感应电动势为E＝Bv0bc＝Bv02t tan 30°＝33Bv02t.(2)l Ob＝v0t，l bc＝v0t tan 30°，l Oc＝v0tcos 30°，单位长度电阻设为R0，则回路总电阻R＝R0(v0t＋v0t tan 30°＋v0tcos 30°)＝R0v0t(1＋3)，则回路电流I＝ER＝(3－3)Bv06R0，故I为常量，与时间t无关，选项B正确.一、选择题考点一感生电动势1.如图1所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上的磁感应强度均匀减小的磁场，则( )图1A.小球速度变大B.小球速度变小C.小球速度不变D.小球速度可能变大也可能变小答案 B解析磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到的电场力与运动方向相反，故小球速度减小，选B.2.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场.如图2所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球，已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )图2A.0B.12r 2qkC.2πr 2qkD.πr 2qk 答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，磁场变化产生的感生电动势为E ＝ΔB Δtπr 2＝k πr 2，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小W ＝qE ＝πr 2qk ，故选项D 正确.3.(多选)如图3甲，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，虚线区域内有一面积为S 、与纸面平行的的单匝金属线框，线框与电阻R 相连，若金属线框的电阻为R 2，下列说法正确的是( )图3A.流过电阻R 的感应电流由a 到bB.线框cd 边受到的安培力方向向上C.感应电动势大小为2B 0S t 0D.ab 间电压大小为2B 0S 3t 0答案 AD解析 穿过线框的磁通量在增大，根据楞次定律可得感应电流为逆时针方向，故流过电阻R 的感应电流的方向为由a 到b ，A 正确；感应电流是从c 到d ，根据左手定则，可得线框cd 边受到的安培力方向向下，B 错误；根据法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦΔt ＝B 0S t 0，根据闭合电路欧姆定律可得ab 间电压大小为U ＝RR ＋R 2E ＝2B 0S 3t 0，故C 错误，D 正确. 4.如图4为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S .若在t 1到t 2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa －φb ( )图4A.恒为nS (B 2－B 1)t 2－t 1B.从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1C.恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1 D.从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 1 答案 C 解析 根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n (B 2－B 1)S t 2－t 1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a 、b 两点电势差恒为φa －φb ＝－n (B 2－B 1)S t 2－t 1，选项C 正确. 5.如图5所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上，P 、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)的规律随时间变化，t ＝0时，P 、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t ，电容器P 板( )图5A.不带电B.所带电荷量与t 成正比C.带正电，电荷量是kL 2C 4π D.带负电，电荷量是kL 2C 4π答案 D解析 磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)的规律随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt＝S ΔB Δt ＝kS ，而S ＝πr 2＝π⎝ ⎛⎭⎪⎫L 2π2＝L 24π，经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C 4π；由楞次定律和安培定则知电容器P 板带负电，故D 选项正确.6.如图6甲所示，矩形导线框abcd 固定在变化的磁场中，产生了感应电流(电流方向沿abcda 为正方向).若规定垂直纸面向里的方向为磁场的正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为( )图6答案 D解析 由题图乙可知，0～t 1内，线框中电流的大小与方向都不变，根据法拉第电磁感应定律可知，线框中磁通量的变化率不变，故0～t 1内磁感应强度与时间的关系图线是一条倾斜的直线，A 、B 错；又由于0～t 1时间内电流的方向为正，即沿abcda 方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故0～t 1内原磁场垂直纸面向里减小或垂直纸面向外增大，C 错，D 对.考点二 动生电动势7.夏天时，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇，会发现电风扇正在逆时针转动.金属材质的电风扇示意图如图7所示，由于地磁场的存在，下列关于A 、O 两点的电势及电势差的说法，正确的是( )图7A.A 点电势比O 点电势高B.A 点电势比O 点电势低C.A 点电势和O 点电势相等D.扇叶长度越短，U AO 的电势差数值越大答案 A解析 在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，由右手定则可判断OA 中电流方向由O 到A ，再根据在电源内部电流由负极流向正极，可知A 点为正极，电势高，A 对，B 、C 错；由E ＝12Bl 2ω可知D 错.8.如图8所示，导体棒AB 的长为2R ，绕O 点以角速度ω匀速转动，OB 长为R ，且O 、B 、A 三点在一条直线上，有一磁感应强度为B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB 两端的电势差大小为( )图8A.12BωR 2 B.2BωR 2 C.4BωR 2D.6BωR 2 答案 C解析 A 点线速度v A ＝ω·3R ，B 点线速度v B ＝ωR ，AB 棒切割磁感线的平均速度v ＝v A ＋v B 2＝2ωR ，由E ＝Blv 得，AB 两端的电势差大小为E ＝B ·2R ·v ＝4BωR 2，C 正确.9.(多选)如图9所示，三角形金属导轨EOF 上放有一金属杆AB ，在外力作用下，使AB 保持与OF 垂直，从O 点开始以速度v 匀速右移，该导轨与金属杆均由粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是 ( )图9A.电路中的感应电流大小不变B.电路中的感应电动势大小不变C.电路中的感应电动势逐渐增大D.电路中的感应电流逐渐减小答案 AC解析 设金属杆从O 点开始运动到题图所示位置所经历的时间为t ，∠EOF ＝θ，金属杆切割磁感线的有效长度为L ，故E ＝BLv ＝Bv ·vt tan θ＝Bv 2tan θ·t ，即电路中感应电动势的大小与时间成正比，C 选项正确；电路中感应电流I ＝E R ＝Bv 2tan θ·t ρl S，而l 为闭合三角形的周长，即l ＝vt ＋vt ·tan θ＋vt cos θ＝vt (1＋tan θ＋1cos θ)，所以I ＝Bv tan θ·S ρ(1＋tan θ＋1cos θ)是恒量，所以A 正确.10.如图10所示，等腰直角三角形OPQ 区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框abc 以恒定的速度v 沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与ab 边垂直，且保持ac 平行于OQ .关于线框中的感应电流，以下说法正确的是( )图10A.开始进入磁场时感应电流最小B.开始穿出磁场时感应电流最大C.开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向D.开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向答案 D解析 线框中感应电流的大小正比于感应电动势的大小，又感应电动势E ＝BL 有v ，L 有指切割磁感线部分两端点连线在垂直于速度方向上的投影长度，故开始进入磁场时感应电流最大，开始穿出磁场时感应电流最小，选项A 、B 错误.感应电流的方向可以用楞次定律判断，可知选项D 正确，C 错误.11.如图11所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间变化的变化率ΔB Δt的大小应为( )图11A.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π答案 C解析 设半圆的半径为L ，电阻为R ，当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E 1＝12B 0ωL 2.当线框不动，而磁感应强度随时间变化时E 2＝12πL 2·ΔB Δt ，由E 1R ＝E 2R 得12B 0ωL 2＝12πL 2·ΔB Δt ，即ΔB Δt ＝ωB 0π，故C 项正确. 12.(多选)如图12所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图.把一个半径为r 的铜盘放在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上.两块铜片C 、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触.G 为灵敏电流计.现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法正确的是( )图12A.C 点电势一定低于D 点电势B.圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr 2C.电流计中的电流方向为由a 到bD.铜盘不转动，所加磁场磁感应强度减小，则铜盘中产生顺时针方向感应电流(从左向右看) 答案 AD解析 将铜盘看做无数条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则可知，铜盘边缘为电源正极，中心为负极，C 点电势低于D 点电势，此电源对外电路供电，电流方向由b 经电流计再从a 流向铜盘，故A 正确，C 错误；回路中产生的感应电动势E ＝Br v ＝12Br 2ω，故B 错误；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀减小，在铜盘中产生顺时针方向感应电流(从左向右看)，故D 正确.二、非选择题13.如图13所示，线框由导线组成，cd 、ef 两边竖直放置且相互平行，导体棒ab 水平放置并可沿cd 、ef 无摩擦滑动，导体棒ab 所在处有垂直线框所在平面向下的匀强磁场且B 2＝2 T ，已知ab 长L ＝0.1 m ，整个电路总电阻R ＝5 Ω，螺线管匝数n ＝4，螺线管横截面积S ＝0.1 m 2.在螺线管内有如图所示方向的磁场B 1，若磁场B 1以ΔB 1Δt＝10 T/s 均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(取g ＝10 m/s 2)图13(1)通过导体棒ab 的电流大小；(2)导体棒ab 的质量m 的大小.答案 (1)0.8 A (2)0.016 kg解析 (1)螺线管产生的感应电动势：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB 1ΔtS 得E ＝4×10×0.1 V＝4 V通过导体棒ab 的电流I ＝E R ＝0.8 A(2)导体棒ab 所受的安培力F ＝B 2IL ＝2×0.8×0.1 N＝0.16 N导体棒静止时受力平衡有F ＝mg解得m ＝0.016 kg.14.如图14甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d ＝0.5 m ，右端接一阻值为4 Ω的小灯泡L.在CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B 按如图乙所示规律变化，CF 长为2 m.在t ＝0时，金属棒ab 从图示位置由静止在恒力F 作用下向右运动到EF 位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变.已知金属棒ab 电阻为1 Ω，求：图14(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F 的大小；(3)金属棒的质量.答案 (1)0.1 A (2)0.1 N (3)0.8 kg解析 (1)金属棒未进入磁场时，电路的总电阻R 总＝R L ＋R ab ＝5 Ω回路中感应电动势为：E 1＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝0.5 V 灯泡中的电流为I L ＝E 1R 总＝0.1 A. (2)因灯泡亮度始终不变，故第4 s 末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流I ＝I L ＝0.1 A金属棒受到的恒力大小：F ＝F 安＝BId ＝0.1 N.(3)因灯泡亮度始终不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为E 2＝E 1＝0.5 V 金属棒在磁场中匀速运动的速度v ＝E 2Bd ＝0.5 m/s金属棒未进入磁场时的加速度为a ＝v t ＝0.125 m/s 2故金属棒的质量为m ＝F a＝0.8 kg.。

5电磁感应现象的两类情况教学目标：（一）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。

（二）过程与方法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。

（三）情感、态度与价值观学生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。

教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。

教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。

教学方法：讨论法，讲练结合法教学手段：多媒体课件教学活动：引入：什么是电源？什么是电动势？电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。

如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值Wq，叫做电源的电动势。

用E表示电动势，则：WEq在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。

这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来研究这个问题。

新课教学：一、感生电场与感生电动势提出问题：如图所示，一个闭合回路静止于磁场中，由于穿过闭合回路的磁场增强，闭合回路内产生了感应电动势。

这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色？分析：19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场在周围的空间会激发电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的。

这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。

这种电场对自由电荷有力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。

可见，所谓的非静电力实质上是感生电场对自由电荷的作用力。

由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。

1.感生电场：由磁场的变化而激发的电场（涡旋电场，不同于静电场，它的电场线是闭合的曲线）称为感生电场。

2.感生电动势：由感生电场产生的感应电动势，称为感生电动势。

3.感生电动势的方向：感生电动势的方向就是感应电流的方向，可根据楞次定律和右手螺旋定则来判断，感生电动势中的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。

问题探究：现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。