动生电动势和感生电动势lg.ppt

动生电动势和感生电动势,齐齐哈尔实验中学,一、动生电动势,1、如图，磁铁不动，线圈可套过磁铁向上运动，由远处1位置到磁铁中央2位置，判断感应电动势的方向。 2、如果上述相对运动是由于磁铁向下运动，而线圈不动造成的，判断感应电动势的方向。 3、1，2两问中感应电动势是由磁场的水平分量Bx引起的还是竖直分量By引起的？,俯视逆时针,4、如果用法拉第电磁感应定律计算1，2两问中感应电动势，是通过圆柱底面还是侧面的磁通变化? 5、什么力推动线圈中的电子运动而产生了感应电动势?上述电动势是哪种电动势？ 6、线圈导线是有粗细的，环的内外侧哪侧电势高？这是什么现象？是由磁场的水平分量Bx引起的还是竖直分量By引起的？,俯视逆时针,Bx引起,侧面,即线圈扫过的面积,洛伦兹力推动线圈中的电子运动，是动生电动势,外侧电势高，电子沿内侧顺时针转，这是霍尔效应，是由By引起的,一、动生电动势,如果感应电动势是由于相对切割而产生的，就叫动生电动势。不管导体、磁场谁在动，只要有相对切割就是动生电动势。 非静电力做功是电源形成电动势的根本原因，动生电动势对应的非静电力是洛伦兹力。所以只要洛伦兹力是非静电力就是动生电动势。,二、感生电动势,变化的磁场产生的电动势是感生电动势。 如图，在磁场中有半径为R的金属圆环，若磁场以大小为k的变化率在增强，求其感应电动势的大小和方向。,E=R2k，感应电动势的方向为逆时针,感应电动势,动生电动势,感生电动势,非静电力是洛伦兹力,非静电力是,这种电动势为感生电动势,背景资料：实验表明，磁场变化时线圈产生的感应电动势与导体的种类、形状、性质和构成均无关，是由磁场本身的变化引起的。因此麦克斯韦提出了“变化的磁场会在其周围的空间激发一种电场，正是这种电场使得闭合回路中产生了感应电动势和感生电流”的理论，并将这种电场称为涡旋电场。 1、麦克斯韦假设: 变化的磁场会激发一种电场线的形状象水的 漩涡一样的电场,称为涡旋电场或感生电场。 2、涡旋电场的电场线的形状的闭合的曲线。 3、涡旋电场的电场线的方向符合楞次定律。 4、涡旋电场的场强用法拉第电磁感应定律计算。 5、在涡旋电场中放闭合的导线回路，导线中的电子就在涡旋电场的电场力的驱动下，在导线回路中运动起来，形成了感生电动势。所以，产生感生电动势的非静电力是涡旋电场给电荷的电场力。,感生(涡旋)电场,问：图乙中，请判断B在增加还是减弱？,被引起的场原场的变化率,感生电场与静电场的比较,由静止电荷激发,电场线为非闭合曲线,电场线为闭合曲线,由变化的磁场激发,E,有源场，可引入势能,无源场，不可引入势能,相同：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同； F=qE, W=qES,二、感生电动势,如果感应电动势是由于磁场的变化而产生的，就叫感生电动势。这时导体、磁场都不动。 非静电力做功是电源形成电动势的根本原因，感生电动势对应的非静电力是感应(涡旋)电场的电场力。所以只要感应(涡旋)电场的电场力是非静电力就是感生电动势。,例1、如图所示，以O为圆心的圆环半径为R，其内部有垂直于环的匀强磁场，该磁场正以B/t =k的变化率均匀增强，求由它引起的涡旋电场的电场强度Er随与O点的距离r的变化关系，并画出图象。,三、涡流,涡流：在整块金属内部发生电磁感应而产生的感应电流，叫涡电流，简称涡流。 涡流特点： 1、金属块中的涡流也要产生热量，金属块体积越大产生热量越多。 2、涡也遵守电磁感应规律。 3、整块金属的电阻越小，涡电流越大。,涡流应用举例,利用涡流的热效应： 电磁炉：炉盘下的钱圈中通入交流电，使炉盘上的金属中产生涡流，从而产生热。,涡流应用举例,利用涡流的热效应： 涡流冶金,防止金属在高温下被氧化,为什么接高频电源呢？,涡流的危害与防范,a.增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。 b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。,危害：发热浪费能量、损坏电器 防范途径：,例2：桌面上有一枚铝制的硬币，当磁铁对准其圆心向下靠近它时，它对桌面的压力如何变化？,不用知道磁铁的极性，根据来拒去留，压力变大,例3、柱体的电阻率为，高为h,半径为R，匀强磁场以B/t=k的变化率在变化，求金属中产生的涡流的电热功率。,解：半径为r，宽度极小的环带加以研究，设环带的宽度为r.,其电阻为：,涡流热功率为：,金属的体积越大，涡流热功率就越大。,例4：如图，电阻不计裸导线cd、ef竖直放置且互相平行，导线ab水平放置，且可沿竖直方向的速度自由滑动，螺线管匝数n=4，截面积S=0.1m2螺线管内匀强磁场B1方向向左，且以B1/t =10T/s的变化率均匀增加，cd、ef区域有磁感强度B2=2T的磁场，方向垂直纸面向里