《遼寧省大連市高中物理 第4章 電磁感應(yīng) 4.5 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《遼寧省大連市高中物理 第4章 電磁感應(yīng) 4.5 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件 新人教版選修3-2.ppt（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、導(dǎo) 入 新 課,法拉第電機(jī),法拉第制作的第一臺(tái)發(fā)電機(jī),法拉第發(fā)明的感應(yīng)發(fā)電機(jī)的模型,在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理也不同，本節(jié)課我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理。,第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用,1.知識(shí)與技能 了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。 了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。 能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。,教 學(xué) 目 標(biāo),通過(guò)探究感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因, 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和邏輯推理能力。 用實(shí)驗(yàn)的方法引入新課，激發(fā)學(xué)生的求知欲。 通過(guò)用舊知識(shí)分析新問(wèn)題弄清渦流的產(chǎn)生。,,2.過(guò)程與方法,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

2、 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，引發(fā)學(xué)生去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。,教學(xué)重、難點(diǎn),教學(xué)重點(diǎn) 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。 教學(xué)難點(diǎn) 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。,1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng) 2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力,本 節(jié) 導(dǎo) 航,1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng),,,,,,,小復(fù)習(xí),答:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比, 即E=,●導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與什么因素有關(guān),表達(dá)式是什么,它成立的條件又是什么？,答:導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),表達(dá)式是E= BLvsi

3、nθ，該表達(dá)式只能適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。,●法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？,由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理也不同,一般分為兩種：一種是磁場(chǎng)不變,導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)作動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),另外一種是導(dǎo)體不動(dòng),由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)作感生電動(dòng)勢(shì)。,電路中電動(dòng)勢(shì)的作用是某種非靜電力對(duì)自由電荷的作用。 每一個(gè)電動(dòng)勢(shì)都對(duì)應(yīng)有一種非靜電力 ——正是由于非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。,問(wèn)題:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的非靜電力是一種什么樣的作用?,感應(yīng)電場(chǎng),麥克斯韋:,磁場(chǎng)變強(qiáng),感應(yīng)電場(chǎng)----- 充當(dāng)了 “非靜電力”的

4、作用,,,,,●產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)------電源 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路-----內(nèi)電路 它與外電路連接----閉合電路 ●感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原因. 感應(yīng)電場(chǎng)的方向----由楞次定律判斷. 內(nèi)電路中的電流方-----就是感應(yīng)電場(chǎng)的方向,感生電動(dòng)勢(shì),（1）產(chǎn)生：磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)電場(chǎng)，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 （2）定義：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為感生電動(dòng)勢(shì)。 （3）感生電場(chǎng)方向判斷：右手螺旋定則。,,在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng)，電場(chǎng)線為一簇閉合曲線，這可能是（ ） A 沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱 B 沿AB方向磁場(chǎng)在

5、迅速增強(qiáng) C 沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱 D 沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng),例題,分析：根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時(shí)，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來(lái)判斷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚]合回路中受到了電場(chǎng)力的作用，而變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，與是否存在閉合回路沒(méi)有關(guān)系，故空間磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電場(chǎng)方向，仍可用楞次定律來(lái)判斷，四指環(huán)繞方向即感應(yīng)電場(chǎng)的方向，由此可知AC正確。,點(diǎn)評(píng)：已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：,感應(yīng)電場(chǎng)的方向 感應(yīng)磁場(chǎng)的方向 磁通量的變化情況,感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生,2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力,●導(dǎo)體切割

6、磁感線時(shí)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么? ●導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)? ●它是如何將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的?,思考與討論,如圖，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。 （1）自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),并 因此受到洛倫茲力。導(dǎo)體中自由電荷的 合運(yùn)動(dòng)在空間大致沿什么方向？為了方 便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的電荷是正電荷。 （2）導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷 是否也會(huì)沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去？為什么？ （3）導(dǎo)體棒的那端電勢(shì)比較高？ （4）如果用導(dǎo)線把CD兩端練到磁場(chǎng)外的一個(gè)用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的？,,,,,,,（1）自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng),并因此受

7、到洛倫茲力。導(dǎo)體中自由電荷的合運(yùn)動(dòng)在空間大致沿什么方向？為了方便，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的自由電荷是正電荷。,分析與解答: （1）導(dǎo)體中自由電荷(正電荷)具有水平方向的速度，由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用，其合運(yùn)動(dòng)是斜向上的。,（2）導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否也會(huì)沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去?為什么?,分析與解答: （2）自由電荷不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去.因?yàn)镃、D兩端聚集電荷越來(lái)越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng),當(dāng)電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí),自由電荷不再定向運(yùn)動(dòng).,（4）如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場(chǎng)外的一個(gè)用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向的? 分析與解答: 導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。此時(shí)

8、導(dǎo)體棒可以看作是一個(gè)電源，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生了動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。 從能的角度定量了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),（3）導(dǎo)體棒的哪端電勢(shì)比較高?,分析與解答： C端電勢(shì)高.,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),（1）產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) （2）大小：E=BLv（B的方向與v的方向垂直） （3）動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo)： 如圖所示， ab棒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動(dòng)，已知導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t由M運(yùn)動(dòng)導(dǎo)N.,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：E=,故動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小為E=BLv。,（5）動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是洛倫茲力的分力.,（4）由于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)(切割磁感線)而產(chǎn)生的感

9、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì).,注意：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與洛倫茲力有關(guān)，但洛倫茲力始終不做功,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析,導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。 如圖所示，一條直導(dǎo)線CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為： F洛=Bev,F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過(guò)剩的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過(guò)剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢(shì)高于下端C的電勢(shì)，出現(xiàn)由D指向C的靜電場(chǎng)，此電場(chǎng)對(duì)電子的靜電力F’的方向向上

10、，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累，電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，,當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時(shí)，DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來(lái)，由于D段的電勢(shì)比C段的電勢(shì)高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng)，形成逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，如圖乙所示，電荷的流動(dòng)使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。,可見(jiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源，D端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受洛倫茲力的用，從D端搬運(yùn)到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于

11、電源中的非靜電力，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義，電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移動(dòng)到電源的正極非靜電力所做的功，作用在單位電荷上的洛倫茲力為： F=F洛/e=Bv 于是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)就是： E=FL=BLv,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),感生電動(dòng)勢(shì),特點(diǎn),磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量變化,閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)變化導(dǎo)致回路中磁通量變化,原因,由于S變化引起回路中?變化,非靜電力是洛侖茲力的分力，由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),變化磁場(chǎng)在它周?chē)臻g激發(fā)感生電場(chǎng)，非靜電力是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷做功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),方向,的來(lái)源

12、非靜電力,,,,,,,楞次定律,楞次定律或右手定則,應(yīng)用實(shí)例---電子感應(yīng)加速器,電子感應(yīng)加速器是用感生電場(chǎng)來(lái)加速電子的一種設(shè)備。,它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感生電場(chǎng)。射入其中的電子就受到感生電場(chǎng)的持續(xù)作用而不斷加速。,如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速，這對(duì)磁場(chǎng)沿徑向分布有一定的要求，設(shè)電子軌道出的磁場(chǎng)為B，電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為洛倫茲力，因此： eBv=mv2/R m v=Re B 也就是說(shuō)，只要電子動(dòng)量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加，就可以維持電子在一定的軌道上運(yùn)

13、動(dòng)。,動(dòng)畫(huà)：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),動(dòng)畫(huà)：感生電動(dòng)勢(shì),動(dòng)畫(huà)：電磁場(chǎng),課 堂 小 結(jié),1.感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向都相同。 2.電磁感應(yīng)中因?qū)w切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其非靜電力是洛倫茲力。 3.靜電場(chǎng)是由電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)。 4.由于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)(切割磁感線)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。,課 堂 練 習(xí),1.如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過(guò)環(huán)過(guò)程中，做____________運(yùn)動(dòng)．（選填“加速”、“勻速”或“減速”）,減速,C D,3.在閉

14、合鐵芯上繞有一組線圈，線圈與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成電路，假定線圈產(chǎn)生的磁感線全部集中在鐵芯內(nèi).a、b、c三個(gè)閉合金屬圓環(huán)，位置如圖所示.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭左右滑動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的圓環(huán)是( ) A a、b兩環(huán) B b、c兩環(huán) C a、c兩環(huán) D a、b、c三個(gè)環(huán),A,4.在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一水平放置的金屬棒以水平速度沿與桿垂直的方向拋出，設(shè)棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣阻力不計(jì)，則金屬棒在做平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（ ） A 越來(lái)越大 B 越來(lái)越小 C 保持不變 D 無(wú)法判斷,C,課后習(xí)題答案,1.解答：根據(jù)導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式E=BLV，該機(jī)兩翼尖間的電勢(shì)差為E=4.710-512.70.7340 V=0.142V 根據(jù)右手定則可知，從駕駛員角度來(lái)說(shuō)，左側(cè)機(jī)翼電勢(shì)高。 2.解答： （1）50V （2）感應(yīng)電場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较? （3）A端 3.解答：（1）等效電路圖如圖所示,（2）通過(guò)R的電流方向從上到 下,大小為1A （3）通過(guò)MN的電流方向?yàn)樽訬到M，通過(guò)PQ的電流方向?yàn)樽訯到P。 4.解答：（1）2:1 （2）4:1 （3）2:1,