感生电动势和动生电动势_.ppt

《感生电动势和动生电动势》
教学目标
(一)知识与技能
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(二)过程与方法
通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度,同时提高学习物理的兴趣。
(三)情感、态度与价值观
通过对相应物理学史的了解,培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
教学重点:感生电动势与动生电动势的概念。
教学难点:对感生电动势与动生电动势实质的理解。
教学方法:讨论法,讲练结合法
教学用具:多媒体课件
一、感应电场与感生电动势
1、感应电场:变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场
特征:由于磁场的强弱变化,闭合电路中产生了感应电流,电路中的自由电荷是在感应电场作用下定向移动的,即由于感应电场的变化,在电路中形成了感应磁场,感应电场为涡旋电场。
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,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是闭合的。
当磁场增强时,产生的感应电场是与磁场方向垂直的曲线,如果此空间存在闭合导线,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
2、感应电动势:由感生电场使导体产生的电动势叫感生电动势(导线不动,磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势)
1)作用:在电路的作用就是电源,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
2)产生原因:涡旋电场产生的电场力作为一种非静电力在导体中产生感生电动势
二、洛仑兹力与动生电动势
1、动生电动势:磁场不变,由导体运动引起磁通量的变化而产生的感应电动势
2、产生机理:
问题1:自由电荷会随着导线棒运动,并因此受到洛伦兹力,导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向运动?(为正电荷)
由左手定则可知,自由电荷将受到由C到D的力,所以自由电荷沿导线向下运动
问题2:导体棒一直运动下去,自由电荷是否会沿着导体棒一直运动下去吗?为什么?
不会,因为正电荷向D运动,C端将出现过剩负电荷,D端出现过剩正电荷,结果导体上端电势低于下端电势,形成由下端D指向上端C的静电场,正电荷的力向上,与洛仑兹力方向相反,当F洛=F静电时,自由电荷不再运动
问题3:导体的棒的哪端电势比较高?
D端电势高
问题4: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?
CD相当于电源,电源内部,电流由低电势流向高电势,电流方向是C到D
动生电动势的表达式:
作用在单位正电荷的洛伦兹力为
F=F 洛/e=vB
则动生电动势为:E=FL=BLv
结论:与法拉第电磁感应定律得到的结果一致
例1、如图,两个相连的金属圆环,粗金属圆环的电阻为细金属圆环电阻的一半。磁场垂直穿过粗金属环所在的区域,当磁感应随时间均匀变化时,在粗环里产生的感应电动势为E,则ab两点间的电势差为( )

例2、如图,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增大时,小球将( )
A、沿顺时针方向运动
B、沿逆时针方向运动
C、在原位置附近往复运动
D、仍然保持静止状态
例3、有一面积为S=100cm2 的金属环,电阻为E=,环中磁场变化规律如图所示,且方向垂直环向里,在t1和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?