动生电动势和感生电动势.pptx

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1、1 b b、感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。c c、直接由感应电动势的符号来确定其方向。即由b b指向a a。的正方向与 的正方向符合右手螺旋。第1页/共47页2 法拉第电磁感应定律告诉我们：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过闭合回路中的磁通量变化主要有下述不同方式：述不同方式：第2页/共47页3第3页/共47页4 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

2、电动势引起磁通量变化的原因一 动生电动势第4页/共47页5:非静电的电场强度.第5页/共47页6 AB（一）动生电动势的成因分析：第6页/共47页7 ABff+第7页/共47页8 AB+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。第8页/共47页9 AB+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。第9页/共47页10 运动导体棒

3、运动导体棒AB作为电源，电源，A端相当于电源的端相当于电源的正极，正极，B端相当于负极；不断地将电子从电源端相当于负极；不断地将电子从电源A端通过电源内部搬运到电源端通过电源内部搬运到电源B端端,洛仑兹力就是此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。电源的非静电力，即动生电动势中的非静电力。AB第10页/共47页11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+OP-+第11页/共47页12讨论（1）洛仑兹力是否做功？）洛仑兹力是否做功？AB第12页/共47页13 AB对电子做正功！对电子做正功！第13页/共47页14 AB对电子做负功！对电子做负功！第

4、14页/共47页15 AB总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！第15页/共47页16 AB讨论（2）回路中的电能从何而来？）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！外力克服安培力所做的功转化为回路中的电能！第16页/共47页17（3）动生电动势与切割磁场线）动生电动势与切割磁场线为：为：线元在单位时间线元在单位时间 切割的磁场线切割的磁场线讨论第17页/共47页18例1 已知:求:+L 均匀磁场 平动解：第18页/共47页19+L 典型结论特例+第19页/共47页20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

5、。+R作辅助线，形成闭合回路方向：解：方法一第20页/共47页21+解：方法二+R方向：第21页/共47页22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。第22页/共47页23解：方法一取微元 符号表明方向为第23页/共47页24方法二作辅助线，形成闭合回路OACO符号表示方向沿AOCAOC、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？第24页/共47页25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。abIl解：方法一方向第25页/共47页26方法二abI作

6、辅助线，方向形成闭合回路CDEF第26页/共47页27思考abI做法对吗？第27页/共47页28二、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第28页/共47页29 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：第29页/共47页30结合法拉第电磁感应定律由电动势的定义第30页/共47页31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

7、电场是由变化的磁场产生的。第31页/共47页32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）第32页/共47页335）感生电场电力线 第33页/共47页34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、对电荷有作用力第34页/共47页35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

8、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变化第35页/共47页363、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。第36页/共47页37方向：逆时针方向第37页/共47页38讨论负号表示与反号与 L 积分方向切向同向与 L 积分方向切向相反第38页/共47页39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，而柱体内上故第39页/共47页40方向：逆时针方向第40页/共47页41第41页/共47页42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

9、加速器第42页/共47页43BEK.R环形真空室电子轨道OBFv第43页/共47页44R环形真空室电子轨道OBFv由洛伦兹力和牛顿第二定律，有其中，BR为电子轨道所在处的磁感强度.第44页/共47页45四、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第45页/共47页46涡电流的热效应利用涡电流进行加热利1、冶炼难熔金属及特种合金2、家用 如：电磁灶3、电磁阻尼铁芯交流电源涡流线弊热效应过强、温度过高，易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故减少涡流：1、选择高阻值材料2、多片铁芯组合第46页/共47页47感谢您的观看！第47页/共47页