动生电动势和感生电动势课件

,*,13-2,动生电动势和感生电动势,物理学,第五版,8-2,动生电动势和感生电动势,*,13-2,自感和互感,物理学,第五版,13-2,动生电动势和感生电动势,*,优选动生电动势和感生电动势,(ppt),优选动生电动势和感生电动势(ppt),b,、,感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。,c,、直接由,感应电动势的符号来确定其方向。,即由,b,指向,a,。,的正方向与 的正方向符合右手螺旋,。,b、感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。c、直,法拉第电磁感应定律告诉我们：当穿过闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势。穿过闭合回路中的磁通量变化主要有下述不同方式：,法拉第电磁感应定律告诉我们：当穿过闭合回路中的磁通量发,动生电动势和感生电动势课件,电动势,+,-,I,闭合电路的总电动势,:,非静电的电场强度,.,1,）稳恒磁场中的导体运动,2,）导体不动，磁场变化,动生电动势,感生电动势,引起磁通量变化的原因,一 动生电动势,电动势+-I 闭合电路的总电动势 :非静电的电场强,:,非静电的电场强度,.,:非静电的电场强度.,A,B,（一）动生电动势的成因分析,：,A,B,f,f,+,+,A,B,+,+,金属导轨将导体棒,AB,两端连接起来，这样在导轨中将出现沿着,ACB,方向的电场，金属中的自由电子在电场力作用下沿着,BCA,方向定向运动，形成沿着,ACB,方向的电流。,A,B,+,+,f,随着电子定向运动到,A,端，两端累积的电荷减少，电场减弱，向下的洛仑兹力将大于向上的电场力。在洛仑兹力的作用下，电子克服电场力继续从,A,端通过导体棒回到,B,端，从而保持两端有稳定的电荷累积，有稳定的电势差,。,运动导体棒,AB,作为,电源，,A,端相当于电源的正极，,B,端相当于负极；不断地将电子从电源,A,端通过电源内部搬运到电源,B,端,洛仑兹力就是此电源的非静电力，即动生电动势中的非静电力。,A,B,运动导体棒AB作为电源，A端相当于电源的正极，,设杆长为,（二）动生电动势的表达式,非静电场,洛伦兹力,动生电动势的非静电力,+,+,+,+,+,O,P,-,-,+,设杆长为（二）动生电动势的表达式非静电场洛伦兹力动生电,讨论,（,1,）洛仑兹力是否做功？,A,B,讨论（1）洛仑兹力是否做功？,A,B,对电子做正功！,A,B,对电子做负功！,A,B,总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！,A,B,讨论,（,2,）回路中的电能从何而来？,外力克服安培力所做的功转化为回路中的电能！,（,3,）动生电动势与切割磁场线,为：线元在单位时间,切割的磁场线,讨论,（3）动生电动势与切割磁场线为：线元在单位时间讨论,例,1,已知,:,求,:,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,L,均匀磁场 平动,解：,例1 已知:求:+L均匀磁场,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,L,典型结论,特例,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+L典型结论特例+,例,2,有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁,力线运动。,已知：,求：动生电动势。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,作辅助线，形成闭合回路,方向：,解：方法一,例2 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁求：动生电,+,解：方法二,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,方向：,+解：方法二+R方向：,均匀磁场 转动,例,3,如图，长为,L,的铜棒在磁感应强度为,的均匀磁场中，以角速度,绕,O,轴转动。,求：棒中感应电动势的大小,和方向。,均匀磁场 转动例3 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为,解：方法一,取微元,符号表明方向为,解：方法一取微元 符号表明方向为,方法二,作辅助线，形成闭合回路,OACO,符号表示方向沿,AOCA,OC,、,CA,段没有动生电动势,问题,把铜棒换成金属圆盘，,中心和边缘之间的电动势是多少？,方法二作辅助线，形成闭合回路OACO符号表示方向沿AOCAO,例,4,一直导线,CD,在一无限长直电流磁场中作,切割磁力线运动。求：动生电动势。,a,b,I,l,解：方法一,方向,例4 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作abIl解：方,方法二,a,b,I,作辅助线，,方向,形成闭合回路,CDEF,方法二abI作辅助线，方向形成闭合回路CDEF,思考,a,b,I,做法对吗？,思考abI做法对吗？,二、感生电动势和感生电场,1,、感生电动势,由于磁场发生变化而激发的电动势,电,磁,感,应,非静电力,洛仑兹力,感生电动势,动生电动势,非静电力,二、感生电动势和感生电场1、感生电动势电非静电力洛仑兹力感生,变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，称为涡旋电场或感生电场。记作 或,感生电动势,非静电力,感生电场力,由电动势的定义,2,、,麦克斯韦假设,：,感生电动势非静电力感生电场力由电动势的定义2、,结合法拉第电磁感应定律,由电动势的定义,结合法拉第电磁感应定律由电动势的定义,讨论,2,）,S,是以,L,为边界的任一曲面。,的法线方向应选得与曲线,L,的积分方向成右手螺旋关系,1,）,此式反映变化磁场和感生电场的相互关系，即感生电场是由变化的磁场产生的。,讨论 2）S 是以 L 为边界的任一曲面。,与,构成左旋关系。,4,）,是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率,不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率,3,）,与构成左旋关系。4）是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率不,5,）,感生电场电力线,5）感生电场电力线,由静止电荷产生,由变化磁场产生,线是“有头有尾”的，,是一组闭合曲线,起于正电荷而终于负电荷,线是“无头无尾”的,感生电场（涡旋电场）,静电场（库仑场）,具有电能、对电荷有作用力,具有电能、对电荷有作用力,由静止电荷产生由变化磁场产生线是“有头有尾”的，是一组闭合曲,特点,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的变化,闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化,动生电动势,感生电动势,非静电力,感生电场力,洛仑兹力,原因,由于,S,的变化引起回路中,m,变化,由于 的变化引起回路中,m,变化,特点磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通,3,、感生电场的计算,例,1,局限于半径,R,的圆柱形空间内分布有均匀磁场，方向如图。磁场的变化率,求：圆柱内、外的 分布。,3、感生电场的计算例1 局限于半径 R 的圆柱形空间内,方向：逆时针方向,方向：逆时针方向,讨论,负号表示,与,反号,与,L,积分方向切向同向,与,L,积分方向切向相反,讨论负号表示与反号与 L 积分方向切向同向与 L 积分方向切,在圆柱体外，由于,B,=0,上,于是,虽然,每点为,0,，,在,但在,上则并非如此。,由图可知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内,上,故,在圆柱体外，由于B=0上于是虽然每点为 0，在但在,方向：逆时针方向,方向：逆时针方向,动生电动势和感生电动势课件,利用涡旋电场对电子进行加速,电子束,电子枪,靶,三 电子感应加速器,利用涡旋电场对电子进行加速电子束电子枪靶三 电子感应,B,E,K,.,.,.,.,R,环形真空室,电子轨道,O,B,F,v,BEK.R环,R,环形真空室,电子轨道,O,B,F,v,由洛伦兹力和,牛顿第二定律，有,其中，,B,R,为电子轨道所在处的磁感强度,.,END,R环形真空室电子轨道OBFv由洛伦兹力和其,四、涡电流（涡流）,大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。,铁芯,交,流,电,源,涡流线,四、涡电流（涡流）大块的金属在磁场中运动，,