动生电动势与洛伦兹力有关

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,*,第五节 电磁感应现象的两类状况,+,+,+,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,回忆电荷在外电路和内电路中的运动。,电源电动势的作用是某种,非静电力对自由电荷的作用。,化学作用就是我们所说的非静电力,问题:,感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用,?,导体切割磁感线,动生电动势,电键闭合，改变滑动片的位置,感生电动势,AB相当于电源,线圈B相当于电源,磁场变化引起的电动势,理论探究感生电动势的产生,电流是怎样产生的？,自由电荷为什么会运动？,使电荷运动的力莫非是变化,的磁场对其施加的力吗？,猜测：使电荷运动的力可能是,洛伦兹力、静电力、或者是其它力,磁场变强,英,麦克斯韦认为：,磁场变化时会在四周空间激发一种电场-感生电场,闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动,产生感应电流感生电动势,感生电动势的非静电力是,感生电场对电荷的作用力,。,感生电场的方向类似感应电流方向的判定-,楞次定律,(1)定义:变化的磁场在四周空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场).,(3)电场线:,是闭合的曲线.,1、感生电场,(2)方向:就是感应电流的方向.用楞次定律推断.,一、感生电场,与感生电动势,磁场变强,2、感生电动势：,感生电场是产生,感生电动势的缘由.,3、应用实例-电子感应,电子感应是用感生电场来加速电子的一种设备。,铁芯,电子束,环形真空,管 道,线圈,它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当,磁场发生变化,时，就会沿管道方向,产生感生电场,。,射入其中的电子就,受到感生电场的持续作用,而不断加速。,如图,100匝线圈两端A,B与一个电压表相连.线圈内有指向纸内方向磁场,线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化,(1)电压表的读数应当等于多少？,(2)请在线圈位置上标出感生电场的方向,(3)、两端，哪端应当与电压表标号的接线柱连接？,例与练1,理论探究动生电动势的产生,思考与争论,1、动生电动势是怎样产生的？,2、什么力充当非静电力？,提 示,导体中的自由电荷受到,什么力的作用？,导体棒的哪端电势比较高？,非静电力与洛伦兹力有关吗？,1、自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了便利，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。,分析与解答:,1、导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可推断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向右上的。,2、导体棒始终运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒始终运动下去?为什么?,分析与解答:,2、自由电荷不会始终运动下去.由于C、D两端聚拢电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强,当电场力等于洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动.,D,X X X,X X X,X X X,X X X,X X X,C,L,F,洛,F,电,V,分析与解答:,3、C端电势高。,D,X X X,X X X,X X X,X X X,X X X,C,L,F,洛,F,电,V,从能的角度定量了解,动生电动势,分析与解答:,4、导体棒中电流是由D指向C的。此时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了,动生电动势,。,3、导体棒的哪端电势比较高?,4、假设用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的?,留意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始终不做功.,1、,洛伦兹力,的分力,是,动生电动势产生的根源,二、洛伦兹力,与,动生电动势,洛伦兹力不做功，不供给能量，只是起传递能量的作用。即外力抑制洛伦兹力的一个重量F2所做的功，通过另一个重量F1转化为感应电流的能量,V合,F,2,F,1,1.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如下图放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆正好以速率向下v2匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的选项是 ,A,、,ab,杆所受拉力,F,的大小为,mg,B,、,cd,杆所受摩擦力为零,D、,与,v,1,大小的关系为,C、回路中的电流为,光滑金属导轨L=0.4 m,电阻不计,均匀变化的磁场穿过整个导轨平面,如图甲.磁场的磁感应强度随时间变化的状况如图乙.金属棒ab的电阻为1,自t=0时刻开头从导轨最左端以v=1 m/s的速度向右匀速运动,则,(),A.1 s末回路中电动势为0.8 V,B.1 s末ab棒所受磁场力为0.64 N,C.1 s末回路中电动势为1.6 V,D.1 s末ab棒所受磁场力为1.28 N,v,B/T,t/s,0.5,2,0,1,1.0,甲,乙,CD,练习,动生电动势,感生电动势,特点,磁场不变，,闭合电路的整体或局部在磁场中,运动,导致回路中磁通量变化,闭合回路的任何局部都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化,缘由,由于,S变化,引起回路中,变化,由于,B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,变化磁场在它四周空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势,方向,的来源,非静电力,楞次定律,楞次定律或右手定则,小 结,V,L,M,N,R,例题：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速 运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：1导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？2导体MN受到的外力的大小和方向？3MN向右运动S位移，外力抑制安培力做功的表达式是什么？4在此过程中感应电流做功是多少？,结论：在纯电阻电路中，外力抑制安培力做了多少功将有多少热量产生。,实际应用,