第5節第四章理解教材新知把握熱點考向應用創新演練知識點一知識點二考向一考向二隨堂基礎鞏固課時跟蹤訓練知識點三考向三1.磁場變化時在空間激發出電場，叫做感生電場，此時磁場中的閉合導體回路中會產生感應電流，回路中感生電場對自由電荷的作用即為電源內部非靜電力對自由電荷的作用。2.由感生電場產生的感應電動勢叫做感生電動勢，感生電場的方向可根據楞次定律來判定。3.導體切割磁感線時會產生動生電動勢，此時導體相當于電源，電源內部的非靜電力與洛倫茲力有關。1.感生電場麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發一種電場，它與靜電場不同，不是由

產生的，我們叫它感生電場。

2．感生電動勢由感生電場產生的感應電動勢。

3．感生電動勢中的非靜電力就是

對

的作用。

4．感生電場的方向判斷由磁場的方向和強弱變化，根據楞次定律用安培定則判斷。感生電場自由電荷電荷[特別提醒]

(1)靜電場的電場線不閉合，感生電場由于是一種渦旋場，所以電場線閉合。

(2)感生電場是否存在僅取決于有無變化的磁場，與是否存在導體及是否存在閉合回路無關。1．在如圖4－5－1所示的四種磁場情況中能產生恒定的感

生電場的是 (

)圖4－5－1解析：據麥克斯韋電磁理論，要產生恒定的感生電場，必須由均勻變化的磁場產生，C對。答案：C[自學教材]1．動生電動勢由于導體

運動而產生的感應電動勢。

2．動生電動勢中的“非靜電力”自由電荷因隨導體棒運動而受到

，非靜電力與

有關。

3.動生電動勢中的功能關系閉合回路中，導體棒做切割磁感線運動時，克服力做功，其他形式的能轉化為

。切割磁感線洛倫茲力洛倫茲力電能安培[重點詮釋]感生電動勢與動生電動勢的對比感生電動勢動生電動勢產生原因磁場的變化導體做切割磁感線運動移動電荷的非靜電力感生電場對自由電荷的電場力導體中自由電荷所受洛倫茲力沿導體方向的分力回路中相當于電源的部分處于變化磁場中的線圈部分做切割磁感線運動的導體[特別提醒]有些情況下，動生電動勢和感生電動勢具有相對性。例如，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對磁鐵靜止的參考系內觀察，線圈運動，產生的是動生電動勢；如果在相對線圈靜止的參考系中觀察，線圈中磁場變化，產生感生電動勢。2．下列說法中正確的是 (

)A．動生電動勢是洛倫茲力對導體中自由電荷做功而

引起的

B．因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動生

電動勢不是由洛倫茲力而產生的

C．動生電動勢的方向可以由右手定則來判定

D．導體棒切割磁感線產生感應電流，受到的安培力

一定與受到的外力大小相等、方向相反解析：動生電動勢是洛倫茲力沿導體方向的分力做功引起的，但洛倫茲力對自由電荷所做的總功仍為零，選項A、B錯誤；動生電動勢是由于導體切割磁感線產生的，可由右手定則判定方向，C正確；只有在導體棒做勻速切割時，除安培力以外的力的合力才與安培力大小相等方向相反，做變速運動時不成立，故D錯誤。答案：C1.電磁感應現象中的能量轉化

(1)與感生電動勢有關的電磁感應現象中，磁場能轉化為電能，若電路是純電阻電路，轉化過來的電能將全部轉化為電阻的內能。

(2)與動生電動勢有關的電磁感應現象中，通過克服安培力做功，把機械能或其他形式的能轉化為電能。克服安培力做多少功，就產生多少電能。若電路是純電阻電路，轉化過來的電能也將全部轉化為電阻的內能。

2．求解電磁感應現象中能量守恒問題的一般思路

(1)分析回路，分清電源和外電路。在電磁感應現象中，切割磁感線的導體或磁通量發生變化的回路將產生感應電動勢，該導體或回路就相當于電源，其余部分相當于外電路。(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發生了轉化。如：做功情況能量變化特點滑動摩擦力做功有內能產生重力做功重力勢能必然發生變化克服安培力做功必然有其他形式的能轉化為電能，并且克服安培力做多少功，就產生多少電能安培力做正功電能轉化為其他形式的能(3)根據能量守恒列方程求解。

3．電能的三種求解思路

(1)利用克服安培力做功求解：電磁感應中產生的電能等于克服安培力所做的功。

(2)利用能量守恒求解：相應的其他能量的減少量等于產生的電能。

(3)利用電路特征求解：通過電路中所消耗的電能來計算。3．如圖4－5－2所示，磁感應強度為

B的勻強磁場有理想界面，用力將

矩形線圈從磁場中勻速拉出。在其

他條件不變的情況下(

)A．速度越大時，拉力做功越多

B．線圈邊長L1越大時，拉力做功越多

C．線圈邊長L2越大時，拉力做功越多

D．線圈電阻越大時，拉力做功越多圖4－5－2答案：ABC圖4－5－3[思路點撥]因為磁場在變化，在閉合回路中產生的是感生電動勢，根據楞次定律和左手定則知ab受到的安培力方向向左，當F安≥Mg時，重物將被拉起。[答案]

5s[借題發揮]本類問題中的恒量與變量必須分清楚，導體不動，磁場發生變化，產生感生電動勢，由于變化率是定值，因此E、I均為恒量。但ab桿受到的安培力隨磁場的增強而增大，根據力的變化判斷出重物剛好離開地面的臨界條件。1.如圖4－5－4所示，金屬棒ab置于水平

放置的光滑框架cdef上，棒與框架接觸

良好，勻強磁場垂直于ab棒斜向下。從

某時刻開始磁感應強度均勻減小，同時

施加一個水平方向上的外力F使金屬棒

ab保持靜止，則F (

)A．方向向右，且為恒力 B．方向向右，且為變力C．方向向左，且為變力

D．方向向左，且為恒力圖4－5－4答案：C[例2]如圖4－5－5所示，豎直固定的光滑U形金屬導軌MNOP每米長度的電阻為r，MN平行于OP，且相距為l，磁感應強度為B的勻強磁場與導軌所在平面垂直。有一質量為m、電阻不計的水平金屬桿ab可在導軌上自由滑動，滑動過程中與導軌接觸良好且保持垂直。將ab從某一位置由靜止開始釋放后，下滑h高度時速度達最大，在此過程中，電路中產生的熱量為Q，以后設法讓桿ab保持這個速度勻速下滑，直到離開導軌為止。求：(1)金屬桿勻速下滑時的速度。(2)勻速下滑過程中通過金屬桿的電流I與時間t的關系。圖4－5－5[思路點撥]解答本題時應把握以下兩點：(1)金屬桿下滑過程中哪些能量守恒。(2)金屬桿勻速下滑的條件。[借題發揮]解決這類問題的關鍵在于通過運動狀態的分析來尋找過程中的臨界狀態，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，基本思路是：2.如圖4－5－6所示，三角形金屬框架

MON平面與勻強磁場B垂直，導體

ab能緊貼金屬框架運動，且始終與

導軌ON垂直。當導體ab從O點開始

勻速向右平動時，速度為v0，試求

bOc回路中某時刻的感應電動勢隨時

間變化的函數關系式。圖4－5－6[例3]

如圖4－5－7所示，半徑為R的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里，一根長度略大于導軌直徑的導體棒MN以速率v在圓導軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計，導體棒與圓形導軌接觸良好。求：(1)在滑動過程中通過電阻r的電流的平均值；(2)MN從左端到右端的整個過程中，通過r的電荷量；(3)當MN通過圓導軌中心時，通過r的電流是多少？圖4－5－7[思路點撥]導體棒從左向右滑動的過程中，切割磁感線產生感應電動勢，對電阻r供電，計算電流時要特別注意是用平均值還是瞬時值。3.