高二物理-动生现象分析-3PPT课件

选修3-2电磁感应第6节动生现象分析温故感生电动势：由于外加磁场改变而产生的感应电动势。动生电动势：由于导体运动产生的感应电动势。一、导体棒直线切割问分析如图6-1所示，闭合导体线框MNPQ处于匀强磁场中，磁感应强度是B，其中一部分导体ab长L，正在以速度v匀速切割磁感线，试分析下列问题：（1）回路中哪一段导体相当于电源？图6-1一、导体棒直线切割问题分析（1）回路中哪一段导体相当于电源？答：切割磁感线的那部分导体相当于电源，即MN棒。一般可用电池符号画出这个装置的等效电路图。图6-1一、导体棒直线切割问题分析如图6-1所示，闭合导体线框MNPQ处于匀强磁场中，磁感应强度是B，其中一部分导体ab长L，正在以速度v匀速切割磁感线，试分析下列问题：（2）该电源产生的感应电流方向如何？M、N哪一点电势高？图6-1一、导体棒直线切割问题分析（2）该电源产生的感应电流方向如何？M、N哪一点电势高？答：利用楞次定律或安培右手（切割）定则可知，电流方向N→M。注意，电源内部的电流总是从负极流向正极，所以M点电势高于N点，即M点相当于电源的正极。图6-1一、导体棒直线切割问题分析（3）试画出图6-1对应的等效电路。图6-1图6-2答：等效电路如图6-2所示。一、导体棒直线切割问题分析如图6-1所示，闭合导体线框MNPQ处于匀强磁场中，磁感应强度是B，其中一部分导体ab长L，正在以速度v匀速切割磁感线，试分析下列问题：（4）试推导该回路产生的感应电动势大小？图6-1一、导体棒直线切割问题分析图6-1一、导体棒直线切割问题分析（5）若轨道宽度仍为L，导体棒MN按下列方式运动，如图6-3甲、乙，回路中产生的感应电动势大小如何示？甲乙图6-3一、导体棒直线切割问题分析（5）若轨道宽度仍为L，导体棒MN按下列方式运动，如图6-3甲、乙，回路中产生的感应电动势大小如何表示？甲一、导体棒直线切割问题分析（5）若轨道宽度仍为L，导体棒MN按下列方式运动，如图6-3甲、乙，回路中产生的感应电动势大小如何表示？乙一、导体棒直线切割问题分析（5）若轨道宽度仍为L，导体棒MN按下列方式运动，如图6-3甲、乙，回路中产生的感应电动势大小如何表示？乙一、导体棒直线切割问题分析研究表明，无论切割磁感线的导体棒形状如何，都可等效为如图6-5中丁图的形式。甲乙丙丁图6-5一、导体棒直线切割问题分析（6）请问第（5）问中所说两种情况下，导体棒MN所受安培力方向如何？甲乙图6-3一、导体棒直线切割问题分析例1.如图6-7所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻不计，在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻，质量m＝0.01kg导体棒长ab=0.5m，其电阻为r=1.0Ω，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.4T。使ab在恒定外力F作用下从静止开始运动，最终导体棒以v=10m／s的速度向右做匀速运动。试分析以下问题：图6-7一、导体棒直线切割问题分析（1）闭合导体回路中，哪一段导体相当于电源？其正负极分别是哪一端？答：闭合导体回路中，ab段导体相当于电源，a端为正极，b端为负极。等效电路图如图6-8所示：图6-7图6-8一、导体棒直线切割问题分析图6-8一、导体棒直线切割问题分析图6-8一、导体棒直线切割问题分析图6-7一、导体棒直线切割问题分析图6-7一、导体棒直线切割问题分析图6-7一、导体棒直线切割问题分析图6-7一、导体棒直线切割问题分析图6-7一、导体棒直线切割问题分析图6-7一、导体棒直线切割问题分析（9）撤去外力后，回路中还能产生多少焦耳热Q2？利用动能定理：所以，焦耳热：图6-7二、动生电动势与洛伦兹力的关系为了研究方便，我们假定导体回路中自由移动的电荷带正电。（1）试画出图6-1情景中导体棒内自由电荷相对于屏幕运动的大致方向？图6-1图6-9二、动生电动势与洛伦兹力的关系（2）上述回路中正电荷定向移动过程中所受洛伦兹力的方向？图6-1图6-10二、动生电动势与洛伦兹力的关系（2）上述回路中正电荷定向移动过程中所受洛伦兹力的方向？图6-1图6-11二、动生电动势与洛伦兹力的关系（2）上述回路中正电荷定向移动过程中所受洛伦兹力的方向？图6-12由平衡方程可得：整理可得：二、动生电动势与洛伦兹力的关系由平衡方程可得：整理可得：二、动生电动势与洛伦兹力的关系动生电动势的产生微观上源于洛伦兹力作用。三、导体棒转动切割磁感线问题分析如图6-13所示，长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA杆产生的感应电动势大小，并判断O、A两点电势的高低。图6-13三、导体棒转动切割磁感线问题分析图6-14三、导体棒转动切割磁感线问题分析图6-14三、导体棒转动切割磁感线问题分析动生电动势方向的判定：1.右手切割定则2.洛伦兹力图6-14三、导体棒转动切割磁感线问题分析三、导体棒转动切割磁感线问题分析三、导体棒转动切割磁感线问题分析三、导体棒转动切割磁感线问题分析三、导体棒转动切割磁感线问题分析例2．一直升飞机停在北半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向下，磁感应强度为B，直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图6-15所示．如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()图6-15三、导体棒转动切割磁感线问题分析图6-15三、导体棒转动切割磁感线问题分析图6-16三、导体棒转动切割磁感线问题分析图6-17三、导体棒转动切割磁感线问题分析例3．（1）从微观角度分析说明导体棒A、B端电势高低？答：从微观上看，当导体棒运动到竖直位置时，导体棒内所有自由电子都有一个随棒向左运动的速度，由左手定则可知，此时自由电子收到洛伦兹力方向均沿导体棒指向A端，所以A端会聚集大量负电荷，导致B端多出大量正电荷，由此可以判知，A端电势低，B端电势高。图6-17三、导体棒转动切割磁感线问题分析例3．（1）从微观角度分析说明导体棒A、B端电势高低？答：从微观上看，当导体棒运动到竖直位置时，导体棒内所有自由电子都有一个随棒向左运动的速度，由左手定则可知，此时自由电子收到洛伦兹力方向均沿导体棒指向A端，所以A端会聚集大量负电荷，导致B端多出大量正电荷，由此可以判知，A端电势低，B端电势高。A三、导体棒转动切割磁感线问题分析图6-17三、导体棒转动切割磁感线问题分析三、导体棒转动切割磁感线问题分析本课小结1.研究了常见动生电动势的基本问题。2.从微观上分析了动生电动势与洛伦兹力的关系。3.学习使用单棒切割磁感线时动生电动势表达式。谢谢观看！