第04章 第5课时 电磁感应现象的两类情况-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版选修3-2）浙江专用

第5课时　电磁感应现象的两类情况 [研究选考·把握考情] 知识内容[来源:学_科_网Z_X_X_K][来源:学科网ZXXK] 电磁感应现象的两类情况[来源:Z&xx&k.Com][来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK][来源:学,科,网] 考试要求[来源:Zxxk.Com] 加试b 教学要求 1.初步了解感生电场和感生电动势 2.初步了解动生电动势和电磁感应中的洛伦兹力的作用 3.知道感生电动势与动生电动势是感应电动势的两种不同的类型 4.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 5.会求解与电路分析、电路计算结合的简单电磁感应问题 说明 1.在电磁感应现象中，不要求判断电路中各点电势的高低 2.不要求计算既有感生电动势，又有动生电动势的电磁感应问题 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 [基 础 梳 理] 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。 (3)方向判断：楞次定律和右手螺旋定则。 [要 点 精 讲] 1.对于感生电场的理解 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。涡旋电场也会对电荷产生力的作用。 (2)实际问题中我们常要由磁场的方向和强弱变化的情况，根据楞次定律或安培定则来确定感生电场的方向。 (3)感生电场的存在与电路是否闭合无关。 2.对于感生电动势的理解 (1)电路中电源的电动势是非静电力对自由电荷的作用；在电池中，这种力表现为化学作用；在感生电动势中感生电场对电荷的静电力，相当于电源内部的非静电力。 (2)感生电动势的方向与感生电场的感生电流方向一致，电路中存在感生电场产生感生电动势的导体部分充当电源，其电路为内电路，当它与外电路接通后就会对外电路供电。 (3)感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律求解，公式为E＝n。 【例1】 如图1所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将(　　) 图1 A.不变 B.增加 C.减少 D.以上情况都可能 解析　当磁感应强度均匀增大时，在纸平面方向上将产生逆时针环绕的电场，对带正电的粒子做正功，使其动能增加。 答案　B 知识点二　电磁感应现象中的洛伦兹力 [基 础 梳 理] 1.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。 2.动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势。 3.动生电动势中的非静电力：与洛伦兹力有关。 [要 点 精 讲] 要点1　对动生电动势的理解 (1)动生电动势的产生 一段导体做切割磁感线运动时，导体内的自由电荷随导体在磁场中运动，则必受洛伦兹力。自由电荷在洛伦兹力作用下产生定向移动，这样异种电荷分别在导体两端聚集，从而使导体两端产生电势差，这就是动生电动势。若电路闭合，则电路中产生感应电流。 (2)动生电动势的大小和方向 ①大小：E＝Blv(B的方向与v的方向垂直)。 ②方向：根据楞次定律或右手定则确定。 【例2】 如图2所示，导体棒CD放在光滑水平金属导轨上，已知匀强磁场的磁感应强度为0.4 T，方向垂直纸面向里，导体棒长度与导轨宽度恰相等，L＝20 cm，导体棒的电阻r＝10 Ω，外接电阻R＝30 Ω。不计金属导轨的电阻。当用水平拉力F拉着CD棒以10 m/s的速度向右匀速运动时，求： 图2 (1)流经CD棒的电流大小及方向； (2)要维持导体棒匀速运动所需的水平外力多大？ 解析　(1)由E＝BLv，得E＝0.8 V 则I＝ A＝0.02 A ＝ 由右手定则可知，感应电流方向流经CD时为D→C。 (2)当水平外力与导体棒所受安培力大小相等时，棒匀速运动，所以F＝BIL＝0.4×0.02×20×10－2 N＝1.6×10－3 N。 答案　(1)0.02 A　由D流向C　(2)1.6×10－3 N 名师点睛　解决该问题的基本思路是：确定电源，分析电动势是感生电动势还是动生电动势，选物理规律确定其大小和方向，再分析电路结构，由欧姆定律求电流，最后由安培力公式计算安培力的大小。 要点2　感生电动势和动生电动势的区别 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 移动电荷的非静电力 感生电场对自由电荷的电场力 导体中自由电荷所受洛伦兹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 大小计算方法 由E＝n计算 通常由E＝Blv计算