高中物理选修二电磁感应现象中的感生电场,洛伦兹力和动生电动势
电磁感应的两类情况
【学习目标】
1.知道感生电动势产生的原因，会判断感应电动势的方向并计算它的大小
2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系，会判断动生电动势方向并计算
3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系技术实例进行分析
问题一：感生电动势的理解和计算
1.（多选）某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度B变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度B的变化与感生电场的方向关系描述正确的是（）
A.磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
B.磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
C.磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
D.磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
问题二：动生电动势的理解和计算
2.如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦地滑动.此时abed构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计.开始时磁感应强度为B0.
(1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，并在图上标出感应电流的方向.
(2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t＝t 1 时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？
(3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速直线运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应随时间怎样变化(写出B与t的关系式)？
问题三：能量转化问题
3.（多选）如图所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨的倾角为θ，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿导轨平面且与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h。在此过程中（）
A．金属棒所受各力的合力所做的功为零
B．金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产生的焦耳热之和
C．恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和
D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
问题四：电路综合问题
4.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为。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0.8T。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10m/s2）（）
A.2.5m/s；1W
B.5m/s；1W
C.7.5m/s；9W
D.15m/s；9W
知识点1 电磁感应现象中的感生电场
1.感生电场
（1）定义：磁场变化时，在空间内激发一种电场，这种电场和静电场不同，它不是由电荷产生的，称之为感生电场
（2）方向判断：与判断感应电流方向的方法相同
2.感生电动势
（1）定义：磁场变化时在空间内激发感生电场，处于感生电场中的闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下定向运动，产生感应电动势（或者说产生了感应电流），由感生电场产生的电动势叫感应电动势（2）方向判断：与判断感生电场方向的方法相同
知识点2 洛伦兹力和动生电动势
1.动生电动势
由于导体运动而产生的感应电动势叫做动生电动势。
一段导体做切割磁感线运动时，导体内自由电荷随导体在磁场中运动，则必受到洛伦兹力作用。自由电荷在洛伦兹力作用下定向移动，这样，异种电荷就分别在导体两端聚集，从而使导体两端产生电动势，这就是动生电动势。若电路闭合，则电路中产生感应电流。 2.动生电动势中的“非静电力”
一段导体在做切割磁感线运动时，相当于一个电源，导体中自由电荷因随导体运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。 3.动生电动势中的功能关系
闭合电路中，导体做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电能。
（1）运动导体中的自由电子，不仅有随导体以速度v 运动（如图向右），而且还沿导体以速度u 做定向移动（如图向下），因此导体中的电子合速度等于v 和u 的矢量和，电子受到的洛伦兹力与合速度垂直。 （2）从做功角度来讲，合力与合速度垂直，对电子不做功。具体来说，合力沿u 方向的分力做功，产生动生电动势，合力沿v 方向的分力阻碍导体运动做负功，两个分力做功的代数和为零。最终结果洛伦兹力还是不做功，只是起到了传递能量的作用。 知识点3 感生电动势和动生电动势的对比 类别 项目 感生电动势 动生电动势 产生原因 磁场变化
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 处于变化磁场中的导体部分
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，也可用
楞次定律
大小计算方法
用t
n E ∆∆Φ
=计算
通过用E=BLv 计算，也可用
t
n
E ∆∆Φ
= 相互联系
感生电动势和动生电动势本质是相同的，都遵循法拉第电磁
感应定律，体现能量的转化和守恒。
1.（多选）在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。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，设运动过程中小球的带电荷量不变（）
A.小球对玻璃圆环的压力不断增大
B.小球受到的磁场力不断增大
C.小球先沿逆时针方向做减速运动，一段时间后沿顺时针方向做加速运动
D.磁场力对小球一直不做功
2.如图（a）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m，导轨左端连接R=0.6Ω的电阻，区域abcd内存在垂直与导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m.细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r=0.3Ω.导轨电阻不计.使金属棒以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图（b）中画出.
3.如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面倾角θ=37°，导轨间的距离L=1.0 m，下端连接R=1.6Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感强度B=1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量m=0.5 kg、电阻r=0.4Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F=5.0 N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当金属棒滑行2.8 m后速度保持不变．求：(g=10m/s2)
（1）金属棒匀速运动时的速度大小v；
（2）当金属棒沿导轨向上滑行的速度2m/s时，其加速度的大小a；
（3）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量Q R。
4.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中（）
A.PQ中电流先增大后减小
B.PQ两端电压先减小后增大
C.PQ上拉力的功率先减小后增大
D.线框消耗的电功率先减小后增大
1.（多选）一个面积4×10-2m 2、匝数n=100的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示,则下列判断正确的是（ ） A.在开始的2s 内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08Wb/s B.在开始的2s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C.在开始的2s 内线圈中产生的感应电动势等于8V D.在第3s 末线圈中的感应电动势等于零
2.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.1s 时间拉出，外力所做的功为W 1，通过导线截面的电荷量为q 1。第二次用0.3s 时间拉出，外力所做的功为W 2，通过导线截面的电荷量为q 2，则（ ） A.W 1
3.如图所示,圆形线圈半径为r,电阻为R,线圈内磁感应强度大小B 随时间t 变化的关系为B=kt(常数k>0),方向垂直纸面向里.回路中滑动变阻器的电阻为2R,其它定值定值为R,不计回路中导线电阻,不考虑导线周围的磁场对线圈内磁场的影响,当闭合开关后,下列说法正确的是( ) A.电容器上的极板带正电 B.圆形线圈两端的电压为k πr 2
C.当滑片位于滑动变阻器的中央时,电容器两端的电压为
4
1k πr 2
D.当把滑片置于滑动变阻器的最上端和中央时,与电容器串联的定值热功率不同
4.如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1kg、电阻r=1Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v-t图象如图乙所示。（取g=10m/s2）求：
（1）磁感应强度B （2）杆在磁场中下落0.1s的过程中电阻R产生的热量
1.如图所示的几种情况中,金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（）
A.乙和丁
B.甲、乙、丁
C.甲、乙、丙、丁
D.只有乙
2.如图（a）所示，面积为0.01m2、电阻为0.1Ω的正方形导线框放在匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直。磁感应强度B随时间t的变化如图（b）所示。t=0时刻，磁感应强度的方向垂直于纸面向里。在1s末线框中感应电流的大小为A。若规定水平向左为正方向，请在（c）中定性画出前4s内ab边所受的安培力F随时间t的变化图线。
3.如图所示,空间有一个方向水平的有界磁场区域,一个矩形线框,自磁场上方某一高度下落,然后进入磁场,进入磁场时,导线框平面与磁场方向垂直.则在进入时导线框不可能( )
A.变加速下落
B.变减速下落
C.匀速下落
D.匀加速下落
4.如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长为l，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场。规定顺时针方向为感应电流i的正方向，外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，通过线框横截面的电荷量为q，其中P-t图像为抛物线，则这些量随时间变化的关系正确的是（）。
A. B. C. D.
1.如图，在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1，若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为（）
A.c→a，2：1
B.a→c，2：1
C.a→c，1：2
D.c→a，1：2
2.如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计。求0至t1时间内：
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。
3.如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有阻值为R的电阻,虚线PQ以下有垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B.将一根金属棒从PQ上方x0处由静止释放,金属棒进入磁场后再运动距离d开始匀速下滑.已知金属棒的质量为m,阻值也为R,重力加速度为
g.求:
(1)金属棒刚进入磁场时,流过电阻R的电流大小;
(2)金属棒匀速运动时的速度大小;
(3)金属棒从静止到刚开始匀速下滑的过程中,金属棒上产生的热量.
高中物理选修二电磁感应现象中的感生电场,洛伦兹力和动生电动势
电磁感应的两类情况 【学习目标】 1.知道感生电动势产生的原因，会判断感应电动势的方向并计算它的大小 2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系，会判断动生电动势方向并计算 3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系技术实例进行分析 问题一：感生电动势的理解和计算 1.（多选）某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度B变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度B的变化与感生电场的方向关系描述正确的是（） A.磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B.磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C.磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D.磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 问题二：动生电动势的理解和计算 2.如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦地滑动.此时abed构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计.开始时磁感应强度为B0. (1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，并在图上标出感应电流的方向. (2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t＝t 1 时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？ (3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速直线运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应随时间怎样变化(写出B与t的关系式)？
问题三：能量转化问题 3.（多选）如图所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨的倾角为θ，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿导轨平面且与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h。在此过程中（） A．金属棒所受各力的合力所做的功为零 B．金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产生的焦耳热之和 C．恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和 D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 问题四：电路综合问题 4.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为。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0.8T。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10m/s2）（） A.2.5m/s；1W B.5m/s；1W C.7.5m/s；9W D.15m/s；9W 知识点1 电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 （1）定义：磁场变化时，在空间内激发一种电场，这种电场和静电场不同，它不是由电荷产生的，称之为感生电场 （2）方向判断：与判断感应电流方向的方法相同 2.感生电动势 （1）定义：磁场变化时在空间内激发感生电场，处于感生电场中的闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下定向运动，产生感应电动势（或者说产生了感应电流），由感生电场产生的电动势叫感应电动势（2）方向判断：与判断感生电场方向的方法相同 知识点2 洛伦兹力和动生电动势
4.3电磁感应中的两种现象
1 一、感生电场和感生电动势 1.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. 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1 2.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 ΔΦ Δt 计算.由楞次定律和右手螺旋定则判定 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. .动生电动势大小：E ＝Bl v (B 的方向与v 的方向垂直). 方向判断：右手定则 2.感生电动势与动生电动势的比较 3．导体转动切割磁感线： 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 ＝1 2 Bl 2ω，如图6所示. 图6 -------2.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 ＝1 2 Br 2ω. 图7 感生的电场，电动势
第三节 动生电动势和感生电动势
§7.3 动生电动势和感生电动势 引起磁通量变化的原因 1）稳恒磁场中的导体运动,或者回路面积变化、取向变化等所产生的电动势称为动生电动势。 2）导体不动，磁场变化所产生的电动势称为感生电动势。 一、动生电动势 1 动生电动势的非静电力场来源是洛伦兹力。 矩形导体回路，可动边为导体棒ab ，长l ，以υ 匀速运动，棒中自由电子随棒以υ 运动，所受洛仑兹力为 非静电力场强 动生电动势 由电动势概念 有动生电动势(motional emf) 式中的υ、B 都是d l 处的υ、B 。对不均匀磁场或导线上各个部分速度不同的情况，利用上式可求得ε。 特例：若导线为直线长l ； υ、B 和导线相互垂直，且在l 上各处υ、B 均匀，有 ε = B l υ 2 动生电动势的计算 ε = ?- E 非 ? d l ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B υ a m ()F e B =-? v m k F E B e ==?- v +ε = ?- (υ ? B ) ?d l
·方法一：由 ·方法二：由 (考虑Φ 时，常须设计一个闭合回路) 例7-2 一长为L 的铜棒在磁感应强度为 B 的均匀磁场中,以角速度ω 在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端O 转动，求棒中的感应电动势。 已知：L , B , ω 求： ε＝？ 解： 动生电动势的方向由O 指向P ，或者说 例7-3 如图所示,在通有电流 I 的直导线旁有一金属棒ab ，金属棒与直导线共面，且互相垂直。金属棒以匀速 v 平行于长直导线运动。求金属棒中的感应电动势。 已知： I, v , r a r b 求： 解： 由于εa b ＜0，表明电动势的方向由b 指向a , a 端电势较高。 ()d b a B l ε=??? v + + i 0 d L B l ε=?v 0 d L lB l ω=?2 L 2i 1 2 B L εω= P O V V >02πI B r μ= ()d b i a v B l ε=??? 002π2π d d ln b b a a Iv Iv r r b ab a r r r r μμεε=?=-? =- ?ε=I d dt φε=
物理人教版高中选择性必修二(2019年新编)2-3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 讲义
第二章电磁感应 第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 【素养目标】 1.了解涡流是怎样产生的,了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害。 2.了解什么是电磁阻尼,什么是电磁驱动。了解电磁阻尼、电磁驱动在日常生活和生产中的应用。 【必备知识】 知识点一、电磁感应现象中的感生电场 1、感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把这种电场叫感生电场。磁场变化时闭合电路中产生了感应电动势，感生电场对自由电荷的作用“扮演”了非静电力的角色。 2、感生电场的方向判断 3、感生电动势：感生电场使导体中产生的电动势叫感生电动势。产生感生电动势的导体在电路中的作用是充当电源，其电路就是内电路，它与外电路连接就对会外电路供电。 知识点二、涡流 (1)概念 由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。 (2)特点 整块金属的电阻很小,涡流往往很强,产生的热量很多。 (3)应用 ①涡流热效应的应用:如真空冶炼炉。 ②涡流磁效应的应用:如探雷器、安检门。 (4)防止
电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量,损坏电器。 ①途径一:增大铁芯材料的电阻率。 ②途径二:用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 知识点三、电磁阻尼 (1)概念 当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体运动的现象。 (2)应用 磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止摆动,便于读数。 (3)电磁驱动 ①概念 磁场相对于导体转动时,导体中产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来的现象。 ②应用 交流感应电动机。 【点睛】对涡流现象的进一步理解 (1)可以产生涡流的两种情况 ①把块状金属放在变化的磁场中。 ②让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 (2)能量转化 伴随着涡流现象,其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中,则磁场能转化为电能最终转化为内能;如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,则由于克服安培力做功,金属的机械能转化为电能,最终转化为内能。 例如:如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,铜球在A点由静止释放向右摆至最高点B。不考虑空气阻力,铜球也回不到原来的高度,即A点一定高于B点,这是什么原因呢?铜球由A点运动至B点的过程中,在穿进穿出磁场两个阶段铜球中产生涡流,将铜球的一部分机械能转化为电能,最终产生了焦耳热,所以铜球的机械能减小,也就回不到原来的高度了。
高中物理必备知识点 感生电动势和动生电动势
第五节：感生电动势和动生电动势 [高效学习图解] [重难点高效突破]： 重难点1 感生电动势 高效归纳：感生电场产生的感应电动势称为感生电动势。 思维突破：（1感生电场又称涡旋电场。它与静电场均能对电荷有作用力，但它是由变化的磁场激发，而不是由电荷激发，另外描述涡旋 电场的电线是闭合曲线。 （2）如图5-1A 所示，若磁场增强时，电流表会 发生偏转，由此可判断电路中产生了感生电场， 闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下定 向移动，产生感应电流。 （3）变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关，如图5-1B 所示，是磁场增强时，变化的磁场产生电场的示意图。 （4）感生电场方向的判断：感应电流方向（由楞次定律与右手螺旋定则）。 题型一、感生电场的特点 例1．如图5-2所示的是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑， 槽宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电的绝缘小球放在 槽中，它的初速为V 0，磁感应强度的大小随时间均匀增大，（已知均匀变 化的磁场将产生恒定的感应电场）则：（ ） A 小球受到的向心力大小不变 B 小球受到的向心力大小不断增大 C 磁场力对小球做了功 D 小球受到的磁场力大小与时间成正 比 思路分析：由楞次定律，此电场与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度应该逐渐增大，向心力也会随着增大。另外洛仑兹力永远对运动电荷不做功，故C 错。带电小球所受洛仑兹力F=qvB,随着速率的增大而增大，同时，B 也正比于时间t,则F 于t 不成正比，故D 错误。 答案：B 规律技巧总结：本题的关键是要判断出磁感应强度的方向，感应电场对小球做正功，使图5-1 A 图5-1 B 图5-2 感应电动势 感生电动势 动生电动势 感应电流 感应电场 感应电流 洛伦兹力
高中物理之电磁感应现象的两类情况知识点
高中物理之电磁感应现象的两类情况知识点 电磁感应 产生电磁感应现象有感生电动势和动生电动势两类问题。 感生电场 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：变化的磁场在周围空间激发电场，我们把这种电场叫感生电场． 感生电动势 由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势。 （1）产生 如图所示，当磁场变化时，产生感生电场，感生电场的电场线是与磁场垂直的曲线。如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力作用下定向移动而产生感应电流，或者说导体中产生了感生电动。 （2）方向： 闭合环形回路（可假定存在）的电流方向就是感生电动势的方向，根据楞次定律和右手定则确定。
（3）作用 感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。由此可见，感生电场就相当于电源内部的所谓的非静电力，对电荷产生力的作用。 动生电动势 1.动生电动势： 导体在磁场中做切割磁感线运动时产生的电动势。 2.产生原因 导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生动生电动势，它是由于导体中自由电子受到洛伦兹力作用引起的．使自由电子做定向移动的非静电力就是洛伦兹力。 如图所示，一条直导线CD在匀强磁场B中以速度v向右运动，并且导线CD与B、v的方向互相垂直。 由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动，因此每个
电子受到的洛伦兹力为F＝evB，F的方向竖直向下，在F 的作用下自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果是C端的电势高于D端的电势，出现由C端指向D端的静电场，此电场对电子的作用力F′是向上的，与洛伦兹力的方向相反。 随着导体两端正、负电荷的积累，场强不断增强，当作用到自由电子上的静电力与洛伦兹力互相平衡时，C、D两端便产生了一个稳定的电势差。 总之：洛伦兹力是产生动生电动势的原因，即洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力。 动生电动势与感生电动势的区别与联系 1.相当于电源的部分区别 由于导体运动而产生电动势时，运动部分的导体相当于电源；由于磁场变化产生感应电动势时，磁场穿过的线圈部分相当于电源。 2.ΔΦ的含义不同 导体运动产生的电动势，ΔΦ是由于导体线框本身的面积发生变化而产生的，所以ΔΦ＝B·ΔS； 感生电动势，ΔΦ是由于磁场发生变化而引起的，即ΔB引起的，所以ΔΦ＝SΔB
电磁感应感生电动势与动生电动势同时存在情况
电磁感应感生电动势与动生电动势同时存在情况 电磁感应是由于电磁场的变化而产生的感应电动势。当一个导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体内部会产生感应电流。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化速率成正比。 动生电动势是由运动导体在磁场中所感受到的磁场力与电场力之间产生的电势差。这种电势差是由于导体在磁场中运动产生的洛伦兹力和电场力的相互作用产生的。根据洛伦兹力的方向，动生电动势的大小和方向也会发生变化。 在一些情况下，电磁感应感生电动势与动生电动势可以同时存在。这种情况下，导体同时受到磁场力和电场力的作用，导致电荷在导体内部移动，从而引起电流的产生。这种电流也可以产生一个磁场从而影响磁场的变化。 一个常见的例子是电动机。电动机的工作原理是通过电磁感应和动生电动势实现的。在电动机中，一个导体线圈通过电源供给电流，形成一个磁场。当导体线圈在磁场中转动时，会感受到磁场力和电场力的作用。这两个力的相互作用会产生一个电势差，并引起电流的产生。这个电流会进一步增强磁场的强度，并驱动导体线圈继续转动。 另一个例子是变压器。变压器的工作原理是通过电磁感应和动生电动势实现的。在变压器中，一个交流电通过一个线圈产生一个变化的磁场，这个磁场会感应到另一个线圈上。这个感应电动势会引起电流的流动，从而实现能量的传递和变压的功能。 总的来说，电磁感应感生电动势和动生电动势可以同时存在的情况是通过电流和磁场的相互作用实现的。它们在许多电器设备和电子设备中起
着重要的作用，并且在能源传输和转换过程中也起着重要的作用。电磁感应感生电动势和动生电动势的相互作用是电磁感应现象的基础，也是电磁学和电动机工作原理的基础。
动生电动势和感生电动势
动生电动势和感生电动势 §6-2动生电动势和感生电动势 动生电动势：回路或其一部分在磁场中的相对运动所产生的感应电动势。感生电动势：仅由磁场的变化而产生的感应电动势。 一动生电动势 图6-5动生电动势 动生电动势的产生可以用洛伦兹力来解释。 长为l的导体棒与导轨构成矩形回路abcd平放在纸面内，均匀磁场b垂直纸面向里。当导体棒ab以速度v沿导轨向右滑动时，导体棒内自由电子也以速度v随之一起向右运动。每个自由电子受到的洛伦兹力为 f=（。e）v。b， 方向从b指向a，在其作用下自由电子向下运动。 如果导轨是导体，在回路中将形成沿着abcd逆时针方向的电流。如果导轨是绝缘体，则洛伦兹力将使自由电子在a端累积，从而使a端带负电，b端带正电，在ab棒上产生自上而下的静电场。当作用在自由电子上的静电力与洛伦兹力大小相等时达到平衡，ab间电压达到稳定值，b端电势比a端高。这一段运动导体相当于一个电源，它的非静电力就是洛伦兹力。 电动势定义为单位正电荷从负极通过电源内部移到正极的过程中，非静电力k所作的功，即
k。f。e。。v。b. 动生电动势为 。 。。。k。dl。。a（v。b）。dl. b（6.4） 均匀磁场情况。若v。b，则有。=blv；若导体顺着磁场方向运动，v。。b，则有v。b=0，没有动生电动势产生。因此，可以形象地说，只有当导线切割磁感应线而运动时，才产生动生电动势。 普遍情况：在任意的恒定磁场中，一个任意形状的导线线圈l（闭合的或不闭合的） 1 在运动或发生形变时，各个线元dl的速度v的大小和方向都可能是不同的。这时，在整个线圈l中产生的动生电动势为。 。。（v。b）。dl. （l）（6.5） 图6-6洛伦兹力不作功 洛伦兹力对电荷不作功。洛伦兹力总是垂直于电荷的运动速度，即fv。v，因此洛伦兹力对电荷不作功。然而，当导体棒与导轨构成回路时会有感应电流出现，这时感应电动势却是要作功的。
浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象5电磁感应现象的两类情况讲义新人教版选修3_
5 电磁感应现象的两类情况 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 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 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5×10－5 T.鸽子以20m/s 的速度水平滑翔，鸽子两翅展开可达30cm 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 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1 2.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)(2017·温州中学高二上学期期中)下列说法中正确的是( ) 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 答案 AC 解析 变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以在周围产生电场，故A 正确；恒定的磁场在周围不产生电场.故B 错误；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，故C 正确；感生电场的电场线是闭合曲线，其方向不一定是沿逆时针方向，故D 错误. 例2 (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2 AB 方向磁场在迅速减弱 AB 方向磁场在迅速增强 BA 方向磁场在迅速增强 BA 方向磁场在迅速减弱 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： 二、动生电场和动生电动势 如图3所示，导体棒CD 在匀强磁场中运动. 图3 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. 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
高中物理 电磁感应专题
专题复习：电磁感应 【课标解读】 电磁感应是电磁学部分的重要内容之 一，它揭示了电与磁之间的相互联系与 转化规律。电磁感应部分的重点是对楞 次定律、电磁感应定律的理解与运用，
在电磁感应专题中常常涉及到电路的分析与计算、图象、动力学、能量转化与守恒等问题，本专题将这些问题归纳为四个类型加以阐述。 【模型归
类及特点】 类型一电磁感应现象楞次定律 特点：要求定性判断闭合电路中感应电流的方向，考查楞次定律的理解与应用。例1（2020上海） 如图，金属环A用 轻线悬挂，与长直 螺线管共轴，并位 于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向_____（填“左”或“右”）运动，并有_____（填“收缩”或“扩张”）趋势。 解析：滑片向左移动时，电阻减小，电流增大，穿过金属环A的磁通量增大。本题应用楞次定律，有三种方法。 方法一：如图2所示，用右手螺旋定则确定金属环A中的原磁场B的方向，由楞次定律“增减反同”确定感应磁场B‘的方向，再根据右手螺旋定则确定长直螺线管和金属环A中电流磁场的磁极，可知金属环A受到斥力将向左运动；画出金属环A的左视图，由左手定则可知金属环A受到的安培力指向圆心，有收缩 趋势。 方法二：由于穿过金属环A的磁通量增大，根据楞次定律“感应电流的磁场总是阻碍原磁通的变化”，由BS = Φ可知，阻碍磁通量增大有两种途径：1.向磁场弱的地方运动（远离长直螺线管）；2.减小金属环的面积，由此可以得到答案。方法三：长直螺线管中电流磁场增强，相当于长直螺线管靠近金属环A，由“感应电流的磁场总是阻碍相对运动（来拒去留）”可知金属环A受到斥力将向左运动。 拓展1：（2020 海南）一长直 铁芯上绕有一 固定线圈M， 铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如图所示的电 路中，其中R为滑线变阻器，E 1 和E 2 为直流电源，S为单刀双掷开关。下列情况中，可观测到N向左运动的是（）A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 A S E R 图1
高中物理动生电动势和感生电动势
动生电动势和感生电动势 法拉第电磁感应定律：只要穿过回路的磁通量发生了变化,在回路中就会有感应电动势产生;而实际上,引起磁通量变化的原因不外乎两条：其一是回路相对于磁场有运动；其二是回路在磁场中虽无相对运动,但是磁场在空间的分布是随时间变化的,我们将前一原因产生的感应电动势称为动生电动势,而后一原因产生的感应电动势称为感生电动势; 注意:动生电动势和感生电动势的名称也是一个相对的概念,因为在不同的惯性系中,对同一个电磁感应过程的理解不同： 1设观察者甲随磁铁一起向左运动:线圈中的自由电子相对磁铁运动,受洛仑兹力作用,作为线圈中产生感应电流和感应电动势的原因;－动生电动势; 2设观察者乙相对线圈静止:线圈中的自由电子静止不动,不受磁场力作用;产生感应电流和感应电动势的原因是运动磁铁变化磁场在空间产生一个感应涡旋电场,电场力驱动使线圈中电荷定向运动形成电流;－感生电动势 一、动生电动势 导体或导体回路在磁场中运动而产生的电动势称为动生电动势; 动生电动势的来源: 如图,运动导体内每个电子受到方向向上的洛仑兹力为： ；正负电荷积累在导体内建立电场 ；当 时达到动态平衡,不再有宏观定向运动,则导体 ab 相当一个电源,a 为负极低电势,b 为正极高电势,洛仑兹力就是非静电力; 可以使用法拉第定律计算动生电动势：对于整体或局部在恒定磁场中运动的闭合回路,先求出该回路的磁通F 与t 的关系,再将 对t 求导,即可求出动生电动势的大小; 2动生电动势的方向可由楞次定律确定; 二、感生电动势 处在磁场中的静止导体回路,仅仅由磁场随时间变化而产生的感应电动势,称为感生电动势; 感生电场:变化的磁场在其周围空间激发一种电场,称之为感生电场;而产生感生电动势的非静电场正是感生电场; 感生电动势: 回路中磁通量的变化仅由磁场变化引起,则电动势为感生电动势 .若闭合回路是静止的,它所围的面积S 也不随时间变化; 感生电场与变化磁场之间的关系: 1变化的磁场将在其周围激发涡旋状的感生电场,电场线是一系列的闭合线; 2感生电场的性质不同于静电场; 静电场 感生电场 场源 正负电荷 变化的磁场 力线 起源于正电荷,终止于负电荷 不闭合曲线 作用力 法拉第电磁感应定律 一、1、关于表达式t n E ∆∆=φ公式在应用时容易漏掉匝数n,变化过程中磁场方向改变的情况容易出错,并且感应电动势E 与φ、 φ∆、 t ∆∆φ的关系容易混淆不清; 2、应用法拉第电磁感应定律的三种特殊情况：1E=Blv, 2ω2 2 1Bl E = ,3E=nBs ωsin θ或E=nBs ωcos θ 二、1、φ、φ∆、t ∆∆φ同v 、△v 、 t v ∆∆一样都是容易混淆的物理量 磁通量φ 磁通量变化量φ∆ 磁通量变化率 t ∆∆φ
物理3-2人教(浙江专)全程导笔记文档：第四章 电磁感应 5 含答案
5电磁感应现象的两类情况 知识内容电磁感应现象的两 类情况 考试要求 必考加试 b 课时要求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．会求解与电路分析、电路计算结合的简单电磁感应问题. 一、电磁感应现象中的感生电场 [导学探究］如图1所示,B增强，那么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1
(1）感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ （2）上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色? 答案(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判定． (2）感生电场对自由电荷的作用． [知识梳理] 1．感生电动势：由感生电场产生的感应电动势叫感生电动势．2．感生电动势大小：E＝n错误!。 3．方向：感应电流的方向与感生电场的方向相同,由楞次定律和右手螺旋定则判定． 二、电磁感应现象中的洛伦兹力 ［导学探究]如图2所示,导体棒CD在匀强磁场中运动． 图2 (1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体棒中的自由电荷受到的洛伦兹力方向如何？(为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷)．
(2）若导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？为什么？ (3）如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的? 答案(1)导体棒中自由电荷(正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用． （2）自由电荷不会一直运动下去．因为C、D两端聚集的电荷越来越多,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． (3）导体棒中电流是由D指向C的． [知识梳理] 1．动生电动势：由于导体运动产生的感应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． [即学即用] 1．判断下列说法的正误． (1）感生电场的电场线是闭合的．（√) (2）只要磁场变化，即使没有电路,在空间也将产生感生电场．(√） （3)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．(√)
高中物理选修3-2全册知识点总结
高中物理选修3-2全册知识点总结 第四章电磁感应 4.1划时代的发现 一、奥斯特的“电生磁” 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应它揭示了电现象与磁现象之间存在 着某种联系。 二、法拉第的“磁生电” （1）、“磁生电”的发现 英国物理学家法拉第经过10年的不懈努力，在1831年8月29日发现由磁场得到电流的现象，叫做电磁感应。 [ （2）、产生电流的原因 在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。法拉第把产生这种电流的原因概括为五类：变化的电流，变化的磁场，运动的恒定的电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。 4.2探究电磁感应的产生条件 一、相关实验及分析论证
实验装置 运动方式 部分导体切割磁感 线，闭合电路所围面积发 生变化（磁场不变化） ： 磁体相对线圈运动，线 圈内磁场发生变化，变强或 者变弱（线圈面积不变） 线圈A中电流变 化，导致线圈B内磁 场发生变化，变强或 者变弱（线圈面积不 变） 磁通量是否 发生变化 磁通量发生变化 实验结论有感应电流产生 只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。 ； 4.3楞次定律 一.相关实验 相关实验规律总结： （1）、原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相反，有阻碍变大作用 （2）、原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相同，有阻碍变小作用 ！
即：（增反减同） 二、楞次定律——感应电流的方向 （1）、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （2）、理解： ①、阻碍既不是阻止也不等于反向（增反减同） “阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化 ．． ②、注意两个磁场：原磁场和感应电流磁场 强调： a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。 ] b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。 ③、阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程 例：若条形磁铁是自由落体，则磁铁下落过程中受到向上的阻力，即机械能→电能→内能 （3）、应用楞次定律步骤： ①、确定原磁场的方向； ②、搞清穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少； ③、根据楞次定律判定感应电流的磁场方向； ④、利用感应电流的磁场方向判定感应电流的方向。 ; 三、楞次定律的特例（闭合回路中部分导体切割磁感线） （1）、右手定则的内容： 伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向 （2）、适用条件：切割磁感线的情况
高中物理 第四章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况学案 新人教版选修32
5 电磁感应现象的两类情况 [目标定位] 1.知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感生电动势的方向并计算其大小.2.知道动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系，会判断动生电动势的方向并计算其大小.3.进一步掌握E ＝n ΔΦΔt 及E ＝Blv 的区别和联系，会求转动切割时感应电动势 的大小.4.求电磁感应中的电荷量问题. 一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 (1)定义：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. (2)理解： ①如图1所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的闭合曲线，感生电场是一种涡旋电场. 图1 ②感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无关. ③感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应电流的方向确定. 2.感生电动势：由感生电场产生的感应电动势. 3.感生电动势中的非静电力：就是感生电场对自由电荷的作用. 深度思考 感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ 答案 电流的方向与正电荷移动的方向相同，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和右手定则判定. 例1 如图2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.若运动过程中小球带电荷量不变，那么( )
图2 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 解析 当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针做加速运动，所以C 正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D 正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的挤压力F N 和磁场的洛伦兹力F ，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中F ＝qvB ，磁场在增强，小球速度先减小后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大，故B 错；向心力F 向 ＝m v 2 r ，其大小随速度先减小后增大，因此挤压力F N 也不一定始终增大，故A 错，正确答案 为C 、D. 答案 CD (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用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. 二、电磁感应现象中的洛伦兹力 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. 深度思考 动生电动势的产生与洛伦兹力有关，洛伦兹力做功吗？ 答案 洛伦兹力不做功. 解析 (1)运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v 运动，而且还沿导体以速度u 做定向移动，如图所示.因此，导体中的电子的合速度v 合等于v 和u 的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F 合＝ev 合B ，F 合与合速度v 合垂直.
高中物理电磁感应现象及动生电动势感生电动势解析
高中物理电磁感应现象及动生电动势感生电动势解析 一、电磁感应现象 1、磁通量：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，即；一般情况下，当平面S不跟磁场方向垂直时，，为平面S在垂直于磁感线方向上的投影。当磁感线与线圈平面平行时，磁通量为零。 2、产生感应电流的条件可归结为两点：①电路闭合；②通过回路的磁通量发生变化。 3、磁通量是双向标量。若穿过面S的磁通量随时间变化，以、分别表示计时开始和结束时穿过面S的磁通量的大小，则当、中磁感线以同一方向穿过面S时，磁通量的改变；当、中磁感线从相反方向穿过面S时，磁通量的改变。 4、由于磁感线是闭合曲线，所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零，即＝0。如穿过地球的磁通量为零。 二、感应电动势的大小 1、法拉第电磁感应定律的数学表达式为，它指出感应电动势既不取决于磁通量φ的大小， 也不取决于磁通量变化Δφ的大小，而是由磁通量变化的快慢等来决定的，由算出的是感
应电动势的平均值，当线圈有相同的ｎ匝时，相当于ｎ个相同的电源串联，整个线圈的感应电动势由算出。 2、公式中涉及到的磁通量Δφ的变化情况在高中阶段一般有两种情况：①回路与磁场垂直的面积s不变，磁感应强度发生变化，则Δφ＝ΔBS，此时，式中叫磁感应强度的变化率。②磁感应强度B不变，回路与磁场垂直的面积发生变化，则Δφ＝BΔS。若遇到B和S 都发生变化的情况，则。 3、回路中一部分导体做切割磁感线运动时感应电动势的表达式为，式中ｖ取平均速度或瞬时速度，分别对应于平均电动势或瞬时电动势。 4、在切割磁感线情况中，遇到切割导线的长度改变，或导线的各部分切割速度不等的复杂情况，感应电动势的根本算法仍是，但式中的ΔΦ要理解时间内导线切割到的磁感线的条数。 三、概念辨析 1、对于法拉第电磁感应定律E=应从以下几个方面进行理解： ①它是定量描述电磁感应现象的普遍规律，不管是什么原因，用什么方式所产生的电磁感应现象，其感应电动势的大小均可由它进行计算。 ②一般说来，在中学阶段用它计算的是Δt时间内电路中所产生的平均感应电动势的大小，只有当磁通量的变化率为恒量时，用它计算的结果才等于电路中产生的瞬时感应电动势。 ③若回路与磁场垂直的面积S不变，电磁感应仅仅是由于B的变化引起的，那么上式也可以表述为：E=S，ΔB/Δt是磁感应强度的变化率，若磁场的强弱不变，电磁感应是由回路在垂直于磁场方向上的面积S的变化引起的，则E==B。在有些问题中，选用这两种表达方式解题会更简单。