大学物理-动生感生电动势课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,11章 电磁感应与电磁理论,结构框图,法拉第电磁感应定律,动生、感生电动势,磁场能量,麦克斯韦的电磁理论,电动势的概念,自感、互感现象,第11章 电磁感应与电磁理论结构框图法拉第电磁感应定律动生,法拉第,（,Michael Faraday,1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的.他是电磁理论的创始人之一，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转.,法拉第（Michael Faraday,11.1,电源电动势,11.1 电源电动势,电源作用：,提供非静电力 ，将 由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。,+-,电源作用：提供非静电力 ，将 由负极板移向正极，保,作用机理：,反抗 做功，,将其他形式能转变为电能,断路：,时平衡,通路,外电路：,内电路：,作用，将 由正极 负极,将 由负极 正极,共同作用形成持续电流。,作用机理：反抗 做功，断路：时平衡通路外电路：,能量转换,外电路：,内电路：,做功如何？,非静电场强：,非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功：,非静电力为非保守力,能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬,：可量度电源将其他形式能,转变为电能的能力大小,定义：,电源电动势,若 只在内电路存在：,规定指向：,：可量度电源将其他形式能定义：电源电动势若 只在内电路存,练习：,1.,电源路端电压,电源电动势,比较,试比较电源路端电压和电源电动势这两个概念,练习：1.电源路端电压电源电动势比较试比较电源路端电压和,练习：,2.,单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回到电源正极时，下列哪种说法正确？,1),静电力所做总功为零；,2),非静电力所做总功为零；,3),静电力和非静电力做功代数和为零；,4),在电源内只有非静电力做功，,在外电路只有静电力做功。,练习：2.单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回,一 电磁感应现象,11.2,电磁感应,一 电磁感应现象11.2 电磁感应,二,.法拉第电磁感应定律,1820,年：奥斯特实验：,电,磁,1821-1831,年：法拉第实验：,磁,电,对称性,内容：,闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的,磁通量的变化率成正比：,二.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：1821-,:通过线圈的磁通链数,（全磁通）,讨论：,(1),式中负号含义,楞次定律的本质是什么？,(2),引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？,:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(1)式中,(1),式中负号含义,楞次定律的本质是什么？,如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。,能量守恒,(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞,(2),引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？,引起 变化的原因：,对线圈参考系：变化,对磁铁参考系：,不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式，,分两种情况处理。,(2)引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗,二,.动生电动势,1.,磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化,所产生的感应电动势叫动生电动势。,平衡时,电源，反抗 做功，将 由负极 正极，,维持 的非静电力,洛仑兹力,2.,产生机理：,产生 的非静电力是什么？,二.动生电动势 1.磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通,产生 的非静电力,非静电场强,由电动势定义：,或：,注,:,动生电动势只存在于运动导体内。,产生 的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动,3.,能量关系,充当非静电力的只是载流子,所受总磁场力的一个分力,洛仑兹力不对运动电荷做功,洛仑兹力充当非静电力,矛盾？,思考：,+,3.能量关系充当非静电力的只是载流子洛仑兹力不对运动电荷做,4.,计算（,两种方法,）,(2),由法拉第定律求,如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。,大小和方向可分别确定。,(1),由电动势定义求,4.计算（两种方法）(2)由法拉第定律求如果回路不闭合,例,1：,长 的铜棒 ，绕其固定端 在均匀磁场 中,以 逆时针转动，铜棒与 垂直，求,解一：,取线元,与 同向,例1：长 的铜棒 ，绕其固定端 在均匀磁场,解二：,构成扇形闭合回路,由楞次定律,:,解二：构成扇形闭合回路由楞次定律:,例,2.,如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线,I,的场,中向右运动，求其动生电动势。,解一：,方向,方向,例2.如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I 的场中向右,解二：,方向,解二：方向,三,.感生电动势,1.,导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动,势叫感生电动势。,2.,产生感生电动势的非静电力？,问题：,(1),是不是洛仑兹力？,不是洛仑兹力,三.感生电动势1.导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电,假设：,存在一种不同于静电场的新类型的电场,（感生电场、涡旋电场）。,它来源于磁场的,变化，并提供产生感生电动势的非静电力。,(2),会是什么力？,电荷受力,不是洛仑兹力，不是静电力，,只可能是一种新型的电场力,电荷受力,假设：存在一种不同于静电场的新类型的电场(2)会是什么力,非静电力：涡旋电场力,(感生电场力),电荷受力：,非静电力：,非静电场强：,非静电力：涡旋电场力(感生电场力)电荷受力：非静电力：,由电动势定义：,由法拉第定律：,得：,感生电场是,非保守场。,楞次定律表述,由电动势定义：由法拉第定律：得：感生电场是非保守场。楞次定律,又：,感生电场线闭合成环,感生电场,是无源场。,又：感生电场线闭合成环感生电场是无源场。,3.,两种电场比较,静止电荷,变化磁场,有源，保守场,无源，非保守场,(涡旋),不能脱离源电荷存在,可以脱离“源”在空间传播,作为产生 的非静电力，可以引起导体中,电荷堆积，从而建立起静电场.,起源,性质,特点,对场中电,荷的作用,联系,静电场,感生电场,3.两种电场比较静止电荷变化磁场有源，保守场无源，非保守场,由于 作用在导体 中建立起静电场。,4.,感生电场存在的实验验证,电子感应加速器,(医疗，工业探伤，中低能粒子物理实验)，涡流(冶金),由于 作用在导体 中建立起静电场。4.感生,5.,感生电动势的计算,两种方法：,1.,由电动势定义求（已知或易求）,或,2.,由法拉第定律,若导体不闭合，需加辅助线构成闭合回路。,5.感生电动势的计算两种方法：1.由电动势定义求（,例,1：,求：,各边,梯形边长,已知：,半径,解：,连接,半径,取三角形回路,例1：求：各边梯形边长已知：半径解：连接半径取三角形回路,取三角形回路,梯形回路,取三角形回路梯形回路,讨论 同时存在的情况,.,例,2：,已知：,求：,回路 中,解：,同时存在,设 不变：,讨论 同时存在的情况.例2：已知：求：,设导线不动,设导线不动,例题,3：,已知：,求：,直接由法拉第电磁感应定律求解：,解：,同时存在,例题3：已知：求：直接由法拉第电磁感应定律求解：解：同时存在,大学物理-动生感生电动势课件,第一项：,第二项：,第一项：第二项：,