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人教版高中物理选修-第四章电磁感应现象的两类情况课件-ppt精品课件

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【教育课件】人教版高中物理第四章第5节电磁感应现象的两类情况.ppt

【教育课件】人教版高中物理第四章第5节电磁感应现象的两类情况.ppt

现使磁场以ΔΔBt ＝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(取 g＝10 m/s2)?
[思路点拨] 因为磁场在变化，在闭合回路中产生的是 感生电动势，根据楞次定律和左手定则知ab受到的安培力 方向向左，当F安≥Mg时，重物将被拉起。
[解析] 根据法拉第电磁感应定律，感生电动势
1.电磁感应现象中的能量转化 (1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为 电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为 电阻的内能。 (2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培 力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力 做多少功，就产生多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过 来的电能也将全部转化为电阻的内能。
[特别提醒] (1)静电场的电场线不闭合，感生电场由于是一种涡旋 场，所以电场线闭合。 (2)感生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。
1．在如图4－5－1所示的四种磁场情况中能产生恒定的感
生电场的是
()
图4－5－1 解析：据麦克斯韦电磁理论，要产生恒定的感生电场，必 须由均匀变化的磁场产生，C对。 答案：C
3．如图4－5－2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
图4－5－2
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
解析：F 匀速拉出线圈过程所做的功为 W＝FL2， 又 F＝F 安＝IBL1，I＝BLR1v，所以 W＝B2LR21L2v， 可知 A、B、C 正确，D 错误。 答案：ABC

人教版高二物理选修：电磁感应现象的两类情况课件

人教版高二物理选修：电磁感应现象的两类情况课件
人 教 版 高 二 物理选 修3-2第 四章： 4.5电 磁感应 现象的 两类情 况课件 (共47张 PPT)
人 教 版 高 二 物理选 修3-2第 四章： 4.5电 磁感应 现象的 两类情 况课件 (共47张 PPT)
例1：
①产生感生电动势的非静电力是什么提供的？ B原↑
I E感
感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。
C
×× × ×
_
×× × ×
_f
××
×
×
×
× _f
v
×
×
× × f×
×
D
人 教 版 高 二 物理选 修3-2第 四章： 4.5电 磁感应 现象的 两类情 况课件 (共47张 PPT)
C
× ×
× ×
+++
× ×
× ××××v ×来自×× ___ ×
×
××
×
×
f
D
2.导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着 人教版高二物理选修3-2第四章：4.5电磁感应现象的两类情况课件(共47张PPT)
人 教 版 高 二 物理选 修3-2第 四章： 4.5电 磁感应 现象的 两类情 况课件 (共47张 PPT)
感生电场产生的模型展示
变化的磁场（例如磁 场变强）
4、感生电场线特点：
（1）：电场线闭合、涡旋状
（2）：涡旋面与磁场方向垂直 感生电场
注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电 场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电 场线是不闭合的，而感生电场是一种涡旋电 场，电场线是闭合的
三、理论探究动生电动势的产生
思考与讨论
1、动生电动势是怎样产生的？
＋＋
2、什么力充当非静电力？

高中物理(人教版)选修32第四章教学课件：4.5电磁感应现象的两类情况 (共32张PPT)

高中物理(人教版)选修32第四章教学课件：4.5电磁感应现象的两类情况 (共32张PPT)

解析：ab 沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力 mg、支持力 FN、 摩擦力 Ff、安培力 F 安，如图所示，ab 由静止开始下滑后，将是 v 增大 →E 增大→I 增大→F 安增大→a 减小，所以这是个变加速过程，当加速度 减到 a＝0 时，其速度即增到最大 v＝vm，此时必将处于平衡状态，以后 将以 vm 匀速下滑．
解析：分析一个周期内的情况：在前半个周期内，磁感应强度均匀变 化，磁感应强度 B 的变化率一定，由法拉第电磁感应定律得知，圆形线圈 中产生恒定的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变，ab 边在磁场中 所受的安培力也恒定不变，由楞次定律可知，圆形线圈中产生的感应电流 方向为顺时针方向，通过 ab 的电流方向从 b→a，由左手定则判断得知， ab 所受的安培力方向水平向左，为负值；同理可知，在后半个周期内，安 培力大小恒定不变，方向水平向右．故 B 正确．
答案：B
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
第4章 电磁感应
第5节 电磁感应现象的两 类情况
学习目标
重点难 点
1.知道感生电动势、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
重 感生电动 点 势和动生
电动势的 计算.
的非静电力与洛伦兹力有关. 难 感生电动 2.会用楞次定律判断感生电 点 势和动生
知识点一 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．

高中物理(人教版选修3-2)第四章同步教学课件：4-5电磁感应现象的两类情况 (共19张PPT)

高中物理(人教版选修3-2)第四章同步教学课件：4-5电磁感应现象的两类情况 (共19张PPT)

向及E1与E2之比E1∶E2分别为(
A．c―→a,2∶1 B．a―→c,2∶1 C．a―→c,1∶2 D．c―→a,1∶2
)
E＝Blv
电动势变为2倍
根据右手定则：电流方向该为N到M，即通过电阻为a到c.
1.如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R＝99Ω的电阻 相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面 积是20㎝2，电阻为1Ω，磁感应强度以100T／s的变 化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多 大？
加
C．沿BA方向磁场在迅速增
二.电磁感应现象中的洛伦兹力
导体切割磁感线时也会产生感应电动
势——动生电动势,该电动势产生的机
理是什么?非静电力又与什么有关呢？
动生电动势：? 力
非静电
二.电磁感应现象中的洛伦兹力
（一）、理论探究动生电动势的产生
思考与讨论 1、动生电动势是怎样产生的？ 2、什么力充当非静电力？ 提 示
※导体中的自由电荷受到
什么力的作用？
※导体棒的哪端电势比较高？ ※非静电力与洛伦兹力有关吗？
二.电磁感应现象中的洛伦兹力
理论分析：
× × × × × × × × × × × × ×
_
× f
_
× f
v
× × ×
_ ×
f ×
二.电磁感应现象中的洛伦兹力
（二）动生电动势的非静电力与洛伦兹力 有关 C 导体两端产生电势 × × + + 差——动生电动势 +
2、感生电动势：由感生电场产生的感应电动势.
磁场变弱
感生电场对自由电荷的作用
非静电力
一.电磁感应现象中的感生电场
3、应用实例---电子感应 灯

人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PPT)

人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PPT)
律判断
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
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• 3．感生电动势与动生电动势的对比
产生原因 移动电荷的非静 电力 回路中相当于电 源的部分
方向判断方法
大小计算方法
感生电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷 导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体
的电场力
方向的分力
处于变化磁场中的线 圈部分
做切割磁感线运动的导体
通常由右手定则判断，也可由楞次定 由楞次定律判断
〔变式 2〕两根和水平方向成 α 角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电
阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一
根质量为 m 的金属杆从轨道上由静止滑下，足够长的时间后，金属杆速度趋于
一个最大速度 vm，则 A．如果 B 增大，vm 将变大 B．如果 α 变大，vm 将变大 C．如果 R 变大，vm 将变大 D．如果 m 变小，vm 将变大

人教版选修3-2 第四章 5 电磁感应现象的两类情况 课件(45张)

人教版选修3-2 第四章 5 电磁感应现象的两类情况 课件(45张)

①研究对象不同．E＝nΔΔΦt 的研究对象是一个回路；E＝Blvsin θ 的研究对象是在 磁场中运动的一段导体．
②适用范围不同．E＝nΔΔΦt 具有普遍性，无论什么方式引起 Φ 的变化都适用；E ＝Blvsin θ 只适用于一段导体切割磁感线的情况．
③条件不同．E＝nΔΔΦt 不一定是匀强磁场；E＝Blv 中的 l、v、B 应取两两互相垂 直的分量，可采用投影的办法． ④物理意义不同．E＝nΔΔΦt 求的是 Δt 时间内的平均感应电动势，E 与某段时间或 某个过程相对应．E＝Blvsin θ 求的是瞬时感应电动势，E 与某个时刻或某个位置 相对应．
2.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接 有电阻 R.金属棒 ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装 置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁 感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( ) A．ab 中的感应电流方向由 b 到 a B．ab 中的感应电流逐渐减小 C．ab 所受的安培力保持不变 D．ab 所受的静摩擦力逐渐减小
3．感生电动势与动生电动势的对比
感生电动势
动生电动势
产生原因
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷的电场 导体中自由电荷所受洛伦兹
移动电荷的非静电力
力
力沿导体方向的分力
回路中相当于电源的部分 处于变化磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动的导体
方向判断方法
由楞次定律判断
通常由右手定则判断，也可 由楞次定律判断
提示：(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．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 方向可以用楞次定律来判定． (2)感生电场对自由电荷的作用．

人教版高二物理选修：电磁感应现象的两类情况PPT课件


(1)0.4A (2)0.016N,向左
(3)0.08w
人教版 高二物理 选修3-2 第四章：4.5电磁感应现象的两类情况 (共16 张PPT)
(4)0.08w;0.016w;0.064w
人教版 高二物理 选修3-2 第四章：4.5电磁感应现象的两类情况 (共16 张PPT)
小结：
动生电动势
感生电动势
特 点
磁场不变，闭合电路的整 体或局部在磁场中运动导 致回路中磁通量变化
闭合回路的任何部分都不 动，空间磁场变化导致回 路中磁通量变化
原
由于S变化引起
因
回路中变化
由于B变化引起 回路中变化
非 静 电 力
的 来 源
方 向
非静电力是洛仑兹力， 由洛仑兹力对运动电荷 作用而产生电动势
楞次定律或右手定则
变化磁场在它周围空间激发 感生电场，非静电力是感生 电场力，由感生电场力对电 荷做功而产生电动势
问题:在电磁感应现象 中，哪一种作用扮演 了非静电力的角色 ？
+ +
+ +
+
+ +
+ --
+
++
-
+
化学作用就是我们 所说的非静电力
一、电磁感应现象中的感生电场
一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的 变化,闭合电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 ？
〔英〕麦克斯韦认为：变化的磁场能在周围空
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小结：洛伦兹力与动生电动势
1、由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应 电动势叫动生电动势. 2、动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力. 注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始 终不做功.

人教版高二物理选修3-2第四章：4.5电磁感应现象的两类情况课件(共47张PPT)


★画出等效电路图
B甲
解：根据法拉第电 磁感应定律
根据闭合电路欧姆定律 写出该图像反映的关系式
B=（2+2t）T
例8、图中磁感应强度B=1T，平行导轨 宽L=1m，金属棒PQ以1m/s的速度贴着 导轨向右运动，R=1 Ω，其他电阻不计。 （1）画出这个装置的等效电路图 （2）通过R的电流方向如何？大小如何？ ★画出等效电路图
F
t
5．最终特征 匀速运动
F
6．两个极值
(1) v=0时,有最大加速度：
am
F
mg
m
(2) a=0时,有最大速度：
a F FB mg
m
F B2l2v g 0
m m(R r)
vm
(F
mg)(R
B2l2
r)
发电式单棒
7．稳定后的能量转化规律
F
Fvm
(BLvm )2 Rr
mgvm
1．电路特点 导体棒相当于电源，当速度
为v时，电动势E＝Blv
2．安培力的特点 安培力为阻力，并随速度增大而增大
FB
BIl
B Blv l ＝ B2l2v Rr Rr
v
3．加速度特点
v
加速度随速度增大而减小
vm
a F FB mg F B2l 2v g
m
m m(R r)
4．运动特点 a减小的加速运动 O
三、理论探究动生电动势的产生
思考与讨论
1、动生电动势是怎样产生的？
＋＋
2、什么力充当非静电力？
提示
※导体中的自由电荷受到
什么力的作用？
F电
-
F洛
※导体棒的哪端电势比较高？
--
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一、理论探究感生电动势的产生 电流是怎样产生的？
自由电荷为什么会运动？
I
I
猜想：使电荷运动的力可能是
洛伦兹力、静电力、或者是其它力
使电荷运动的力难道是变化 的磁场对其施加的力吗？
磁场变强
〔英〕麦克斯韦认为，
磁场变化时会在周围空间激发 一种电场-----感生电场
闭合导体中的自由电荷在这种 电场下做定向运动
• 解析： • 当右边进入磁场时，感应电流逆时针方向，
有效切割长度逐渐增大 • 当线框右边出磁场后，有效切割长度不变，
则产生感应电流的大小不变，但比刚出磁 场时的有效长度缩短，导致感应电流的大 小比刚出磁场时电流小，由楞次定律得， 此时感应电流仍沿逆时针 • 当线框左边进入磁场时，有效切割长度在 变大，但此时感应电流的方向是顺时针， 即是负方向且大小增大
而拉力 F 等于棒 ad 所受的安培力，即 mg＝BIl1
其中 B＝ΔΔBt ·t
②
感应电流由变化的磁场产生 I＝ER＝ΔΔΦt ·R1＝ΔΔBt ·lR1l2
①
③
所以由上述三式联立可得 t＝ml12gl2R·ΔΔBt ·ΔΔBt ＝10s
• 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导 体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于 变化率是定值，因此E、I均为恒量。
右手定则：导线切割电流方向
F=F安+mg
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PP T)
(3)设电路中产生的总焦耳热为 Q，则由能量守恒关系得： 减少的重力势能等于增加的动能和焦耳热 Q
即：3mgh－mgh＝12(3m)v2＋12mv2＋Q
所以：电阻 R 中产生的焦耳热 QR 为
0，速度记为v0，从此时刻起，磁 感应强度逐渐减小，若此后金属杆 中恰好不产生感应电流，则磁感应 强度B怎样随时间t变化(写出B与t 的关系式)
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PP T)
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题型3 电磁感应中的图象问题
E BLv
感应电流方向：右手定则
L：有效长度（投影到与速度垂直方向的长度）
L有效增大
C
L有效不变
L有效增大
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题型4
电磁感应中的电路与能量转化问题
如图，光滑定滑轮上绕有轻质柔软细线，线一端系质量为 3m 的重 物，另一端系质量为 m、电阻为 r 的金属杆。在竖直平面内有间距为 L 的足够长的平行金属导轨 PQ、EF，在 QF 之间连接有阻值为 R 的电阻， 其余电阻不计，磁感应强度为 B0 的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金 属杆置于导轨下端 QF 处，将重物由静止释放，当重物下降 h 时恰好达到 稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，(忽 略所有摩擦，重力加速度为 g)，求：
原磁场在增强，即电流在 增大。
麦克斯韦: 感 生 电 动 势
1、变化的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫感应电场
2、由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势.
感应电场-----充当 “非静电力”的作用
3、感应电场的方向----由楞次定律判断. 磁场变化时，垂直磁场的
闭合环形回路(可假定存在)
感应电流的方向---就是感应
由 E＝nΔΔΦt 计算
通常由 E＝Blvsinθ 计算，也可由 E＝nΔΔΦt 计算
题型1 对感生电动势的理解及应用
如下图，固定在匀强磁场中的水平导轨 ab、cd 的间距 l1＝0.5m，金属 棒 ad 与导轨左端 bc 的距离 l2＝0.8m，整个闭合回路的电阻为 R＝0.2Ω，匀强 磁场的方向竖直向下穿过整个回路．ad 杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为 m ＝0.04kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以ΔΔBt ＝0.2T/s 的变
F安 I v
I E R总
E BLv
F安
B2L2v R总
F合 F - F安
F合 0, a 0, v最大
解析：(1)导体棒 ab 向右做加速度减小的加速运动
当安培力与外力 F 平衡时，导体棒 ab 达到最大速度 v1 根据 F＝BIL
I＝ER 动生电动势 E＝BLv1
解得 v1＝BF2RL2
人教版 高中物理选修3-2 第四章 4.5 电磁感应现象的两类情况课件(共29张PP T)
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• 2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一 般思路
• (1)分析回路，分清电源和外电路。 • 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或
化率均匀地增大，求经过多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
B B t t
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL 即：mg＝BIL G
楞次定律判感应电流的方向 左手定则判安培力的方向
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL
G
解析：物体刚要离开地面时，其受到的拉力 F 等于它的重力 mg，
• (1)如图2所示，若轨道左端MP间接一阻值为R的 电阻，导体棒在水平向右的恒力F的作用下由静 止开始运动。求经过一段时间后，导体棒所能达 到的最大速度的大小。
F安 I v
F安 BIL I E R总
E BLv
B2L2v F安 R总
F合 F - F安
F合 0, a 0, v最大
F安 BIL
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题型4
电磁感应中的电路与能量转化问题
M
× × × ××
R
× × × ××
× × L× ××
V
× × × ××
× × × ××
4.5电磁感应现象的两类情况
感生电动势和动生电动势
动生电动势
导体切割磁感线 电键闭合，改变滑动片的位置
AB相当于电源
磁场变化引 起的电动势 感生电动势
线圈B相当 于电源
△回顾电荷在外电路和内电路中的运动。
dc
a
b
化学作用就是我们 所说的非静电力
△电源电动势的作用是某种 非静电力对自由电荷的作用。
电场的方向
磁场变强
二、理论探究动生电动势的产生
思考与讨论
1、动生电动势是怎样产生的？ 2、什么力充当非静电力？ 提示
※导体中的自由电荷受到 什么力的作用？
＋＋
F电 F电
-
F洛
※导体棒的哪端电势比较高？
--
※非静电力与洛伦兹力有关吗？
导体棒中自由电荷是电子
1. 自由电子随棒向右运动, 同时向下运动。
（1）安培力大Leabharlann 向？（2）在此过程中感应电流做功是多少？
安培力做负功，动能减少
Q总 W安
能量守恒：动能减少，内能增加
M
结论：在纯电阻电路中， 外力克服安培力做了多少 功将有多少热量产生。
× × × ××
× × × ××
R × × L× ×× V × × × ×× × × × ××
N
• 3．感生电动势与动生电动势的对比
〔变式 2〕两根和水平方向成 α 角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电
阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一
根质量为 m 的金属杆从轨道上由静止滑下，足够长的时间后，金属杆速度趋于
一个最大速度 vm，则 A．如果 B 增大，vm 将变大 B．如果 α 变大，vm 将变大 C．如果 R 变大，vm 将变大 D．如果 m 变小，vm 将变大
2. 上端积累正电荷， 下端积累负电荷。
3. 当电场力与洛仑兹力平衡时，自 由电荷就只随棒向右运动。
4. CD棒----- 电源，上端为正 5. 洛仑兹力----与非静电力有关
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
6.动生电动势方向：右手定则
实际应用
例题：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右的速 度为V，MN长为L,不计其他电阻求：
N
安培力做负功，动能减少 能量守恒定律：动能减少，内能增加
结论：在纯电阻电路中， 外力克服安培力做了多少 功将有多少热量产生。
Q总 W安
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产生原因 移动电荷的非静 电力 回路中相当于电 源的部分
方向判断方法
大小计算方法
感生电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷 导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体
的电场力
方向的分力
处于变化磁场中的线 圈部分
做切割磁感线运动的导体
通常由右手定则判断，也可由楞次定 由楞次定律判断
律判断
• 但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据 力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。
题型2 对动生电动势的理解及应用
如图 1，在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根足够长的平行 光滑金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L。一质量为 m 的导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。