第四章

电磁感应

演示引入实验1: 铝环为什会跳起？

为什么有感 应电流？ …… 为什么的为 什么？实验2: 接有小灯泡的线圈在变化的磁场中为什么会 发光？

复习1.电源是通过 置。非静电力 做功把其他形式能转化为电能

的装

a

d c

b 化学作用就是我们 所说的非静电力

2.干电池中的非静电力是 化学作用。 .

说明：电路中电动势的作用实际上是某种非 静电力对自由电荷的作用。

问题导学1: 电磁感应部分的导体就是电源，那么电源中的哪个 力充当非静电力做功实现其它能转化为电能呢？2: 从引起磁通量变化的角度分类，电磁感应有几种类 型？如何计算电磁感应中电动势的大小？如何确定电 磁感应中电源的极性？

由于磁场的变化而产生的感应电动势叫做感生电 动势；由于导体与磁场的相对运动而产生的感应电动 势叫做动生电动势。

磁场变化引 起的电动势 感生电动势电键闭合，改变滑动片的位置

动生电动势

导体切割磁感线

问题导学一、感生电动势的产生 探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， B 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 .问： t (1)环中的感应电流的方向？ 顺时针

探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 B .问： t

(2)如果环有个小缺口而不闭合，有感应电流吗？ 有感应电动势吗？如果有，正电荷聚在哪一端？ 哪一端相当于电源的正极？ 感应电动势的大小多少？ A B

探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， B 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 t .问： (3)猜想推动导体环中的自由电荷定向运动形成电源电极 的是什么力？ 分析这个力与什么因素有关系？ 麦克斯韦认为：在变化的磁场周围 会激发电场，把它叫做感生电场，即 A 是感生电场对自由电荷的电场力推动 B 自由电荷定向运动形成电源电极。

感生电场

Ei+

+ -

A B

探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 B . t 问：(4)如果是塑料环，有感应电流吗？ 有感应电动势吗？ 有感生电场吗？

探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， B 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 .问： t (5)如果只有变化的磁场，磁场的周围还有感生电场吗？

探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， B 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 t .问： (6)对比感生电场与静电场有何区别与联系？

静电场

感生电场

感生电场由变化的磁场激发，电场线是无源、涡漩 的、闭合的

,电场线的方向与感应电流的方向相同。

探究： 如图所示，导体环处于磁场越来越强的磁场中， 环的半径为R,磁感应强度的变化率为 B .问： t (7)如果把开口的导体环接入外电路中，分析整个电源的 能量转化。 A B 感生电场力作为非静电力克服静电力 把正电荷从负极搬运到正极， 将磁能转化为电能；

实际应用逆 时 针

电子感应加速器

竖直向上

穿过真空室内磁场的方向 由图知电子沿什么方向运动

要使电子沿此方向加速， 感生电场的方向如何顺 时 针

由感生电场引起的磁场方 向如何 向下原磁场在增强，即电流在 增大。

问题导学二、动生电动势的产生 长为L导体棒cd以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中 向右匀速运动。 问题： (1)棒中有感应电流吗？ 如果有大小是多少？ 有感应电动势吗？哪端电势高?正电荷堆在哪一端？ (2)堆积的电荷能否一直增加？并求出电动势的大小？(3) 推动导体中的自由电荷定向移动形成电源电极的是什么力？

(4)第3问的结果与洛仑兹力不做功是否矛盾？(5)如果给导体两端外接一个电阻R,导体棒中就会有 感应电流。分析此时洛仑兹力对运动电荷的做功情况， 并指出电源的能量转化情况？

长为L导体棒cd以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场 中向右匀速运动。 问题：(5)如果给导体两端外接一个电阻R,导体棒中就 会有感 应电流。分析此时洛仑兹力对运动电荷的做功 c 情 况，并指出电源的能量转化情况？ BV

B

F1

F

dV1 V非静电力与洛仑兹力有 关

ViFB Fi

课堂小结

感生电动势特 点 原 因 闭合回路的任何部分都不 动，空间磁场变化导致回 路中磁通量变化

动生电动势磁场不变，闭合电路的整 体或局部在磁场中运动导 致回路中磁通量变化

由于B变化引起 回路中 变化

由于S变化引起 回路中 变化非静电力是洛仑兹力的 分力，由洛仑兹力对运 动电荷作用而产生电动 势 楞次定律或右手定则

非 的 变化磁场在它周围空间激发 静 来 感生电场，非静电力是感生 电 源 电场力，由感生电场力对电 力 荷做功而产生电动势 方 向 楞次定律