4.5 电磁感应规律的应用

4.5《 电磁感应规律的应用》导学方案

2011年2月25日 编写人：杨洪涛 课时：2 学习要求

1.知道什么是感生电动势，会用楞次定律判断感生电场的方向 2.会解决电磁感应现象中的一些综合问题 学习重点难点

1.感生电动势与动生电动势的概念

2.对感生电动势与动生电动势实质的理解 学习过程

一．电磁感应现象中的感生电场

（探究一：电磁感应现象中的感生电场） （回忆）：电路中电动势的作用_________________________的作用。

每一个电动势都对应有一种非静电力 ——正是由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能。 （问题）:感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?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,哪一种作用是非静电力? （看课本P19回答） 1、感生电场

(1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场). (2)方向:就是感生电流的方向. 用楞次定律判断. (3)电场线:是闭合的曲线.

磁场变强 2、感生电动势 由感生电场产生的感应电动势.

感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用. 3.感生电场是产生感生电动势的原因.

实际问题中常要由磁场的方向和强弱变化的情况来判断感生电场的方向，或者相反。这时就要根据楞次定律用右手定则来确定它们之间的关系。

4.应用实例：电子感应加速器用——感生电场来加速电子的一种设备。

【例题1】如图,100匝线圈两端A,B与一个电压表相连.线圈内有指向纸内方向磁场,线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化． (1) 电压表的读数应该等于多少？

(2) 请在线圈位置上标出感生电场的方向．

(3) Ａ、Ｂ两端，哪端应该与电压表标＋号的接线柱连接？

二、洛伦兹力与动生电动势

（探究二：电磁感应现象中的洛伦兹力）

1.导体切割磁感线时也会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么? 2.导体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪些因素有关? 3.它是如何将其它形式的能转化为电能的?

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的分力.

注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始终不做功.

【例题2】设图4.5-5中的磁感应强度B=1T,平行导轨宽l=1m,MN、PQ金属棒均以1m/s速度贴着导轨向右运动，R=1Ω，其它电阻不计。

（1）运动的导线会产生感应电动势，相当于电源，用电池等符号画出这个装置的等效电路图 （2）通过R的电流方向如何？大小等于多少？ （3）通过MN、PQ金属棒的电流各沿什么方向？

三、课堂小结

课堂练习

1.（B级）在国庆50周年盛典上，我国的飞豹歼击轰炸机在天安门上沿水平方向自西向东呼啸而过。该机的翼展为12.7m,北京地区地磁场的竖直分量为4.7×10-5T,该机飞过天安门时的速度为声速的0.7倍，求该机两翼尖间的电势差。哪端的电势比较高？

2.（B级）如图4.5-6，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场。求：（1）第二次与第一次线圈中最大电流之比；（2）第二次与第一次外力做功的最大功率之比；（3）第二次与第一次线圈中产生热量之比。

拓展提高练习 题型一 感生电动势的计算

例题1 有一面积为S=100㎝2的金属环，电阻为R=0.1Ω，环中磁场变化规律如图4-5-8乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？（逆时针方向 0.01C)

练习1 如图所示，固定与水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时abed构成一个边长l的正方形，棒电阻r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B. (1）若以t=0时起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量k,同时保持棒静止，球棒中的感应电流 （2）在上述情况中，棒始终保持静止，当t=t1时需加垂直于棒的水平外力多大？

题型二 动生电动势的计算

例题2 如图4-5-10所示，水平的平行光滑导轨间距离为L=1m,左端接有定值电阻R=2Ω.金属棒PQ与导轨接触良好，PQ的电阻r=0.5Ω,导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=1T的匀强磁场中，现使PQ在水平向右的恒力F=2N作用下运动，求： （1）棒PQ中感应电流的方向；（Q P) （2）棒PQ中哪端电势高；(P端） （3）棒PQ所受安培力的方向；（向左） （4）PQ棒的最大速度（5m/s)

题型3 电磁感应现象中能量转化

例题3 如图4-5-12所示，平行光滑的金属导轨竖直放置，宽为L,上端接有阻值为R的定值电阻。质量为m的金属杆与导轨垂直放置且接触良好，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。导轨和杆的电阻不计，金属杆由静止开始下落，下落h时速度达到最大，重力加速度为g,求：（1）金属杆的最大速度vm; (2）金属杆由静止开始下落至速度最大过程中，电阻R上产生的热量Q.（答案mgR/(B2L2) mgh-m3g2R2/(2B4L4)

课后反思