大学物理ii—11-2动生感生-课堂.ppt

当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.,一、法拉第电磁感应定律,复习：电磁感应现象和基本规律,经过电源内部将单位正电荷从电源的负极送到正极非静电力所作的功，用表示。即,准备知识： 什么是电动势？,（1）电动势反映电源中非静电力作功的本领，表征电源本身特 性，与外电路的状况无关。,（2）电动势是标量，但有方向，方向为负极经电源内部到正极。,关键在于磁通量的变化,由B变化引起的：感生电动势,由S变化引起的：动生电动势,注意电动势是有方向的！ 二者同时存在时，有可能相互加强，也有可能相互抵消。,11.2 动生电动势,一、 动生电动势,自由电子受到的洛仑兹力为,电子受的静电力,平衡时：,此时电荷积累停止，,两端形成稳定的电势差。,洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因.,由电动势定义:,运动导线ab产生的动生电动势为:,动生电动势的一般公式,非静电力,上的动生电动势 :,整个导线 上的动生电动势,例 已知:,求:,均匀磁场 导线平动,解：如图取dl，方向a-b,方向a-b,例题、如图所示,把一半径为R 的半圆形导线OP 置于磁感强度为B的匀强磁场中，当导线OP 以匀速率v 向右移动时，求：导线中感应电动势大小。哪一端电势较高？,作辅助线OP，形成闭合回路。,方向：,解：,P 端电势较 O 端高。,0.1m,1.0m,I,解：如图取线元dx,例题、如图所示,金属杆AB以匀速率v=2.0m.s-1平行于一长直导线移动,此导线通有电流I = 40A.问：此杆中的感应电动势为多大？杆的哪一端电势较高？,A 端电势较B端高。,方向：,解：取微元,方向,例题 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为,求：棒中感应电动势的大小和方向。,解：将AB棒上的电动势看作是OA棒与OB棒上电动势的代数和,如下图所示.,例题、如图，长为L 的铜棒，以距端点 r 处为支点，并以角速度 绕通过支点且垂直于铜棒的轴转动。设磁感应强度为 B 的均匀磁场与轴平行。求：棒两端的电势差。,设由AB为正方向,1、变化的磁场产生感生电动势,当回路 1中电流发生变化时，在回路 2中出现感应电动势。,二、感生电动势 涡旋电场,变化的磁场和导体中的电子的定向运动有什么关系呢？ 需要非静电力提供电动势来驱动电荷运动！,是磁场吗？ NO! 磁场对静止的电荷没有力的作用。,詹姆斯克拉克麦克斯韦,是静电场吗？ NO！ 没有正负电荷（无源）。 这种电场的场线应该是环路。,这种作用的特点： 1. 对电荷有力的作用，能使静止的电荷运动起来。 2. 这种力能使电荷做定向（环流）运动。,关于电荷所受的力,麦克斯韦涡旋电场或感生电场假设： 变化的磁场在其周围空间会激发一种电场， 称为涡旋电场或感生电场。记作 或,变化的磁场中的电荷受到的力-既非洛仑兹力也非库仑力,非静电力,感生电动势,感生电场力,感生电场 涡流,有旋无源,Naruto whirlpools,鸣门卷,由法拉第电磁感应定律：,由电动势的定义：,2. 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。,1. 这是电磁场基本方程之一。,一段细导线内的感生电动势,感生电场的性质（了解）,电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的一种设备。,三、 电子感应加速器,1941年美国柯斯特研制的轻粒子加速器电子感应加速器，结构如图。,原理：利用变化磁场产生的感应电场加速电子。,工作过程：电子受电磁力作用。 感应电场沿切向的加速作用， 磁场沿径向的洛仑兹力作用是维持电子作圆周运动所需的向心力。,感应电流不仅能在导电回路内出现， 而且当大块导体与磁场有相对运动或处在变化的磁场中时，在这块导体中也会激起感应电流.这种在大块导体内流动的感应电流,叫做涡电流 , 简称涡流.,应用 热效应、电磁阻尼效应.,四、涡电流,涡电流在磁场中所受到安培力 电磁阻尼,涡流磁臂锁硬盘抗震,例题、 在半径为R 的圆柱形空间中存在着均匀磁场 , 的方向与柱的轴线平行，如右图所示, 有一长为 l 的金属棒放在磁场中， 设 随时间的变化率 为常量. 试证:棒上感应电动势的大小为,闭合曲线的感生电动势即为CD段的感生电动势,解：如图构造闭合回路，,沿半径方向的导线不产生感生电动势,方向： 由CD; 由D C,R,h,沿半径方向的导线不产生感生电动势,磁场区域外任意路径上的感应电动势,例题 如图所示，一长直电流 旁距离 处有一与电流共面的圆线圈，线圈的半径为 且 。就下列三种情况求线圈中的感应电动势。,(1)若电流以速率 增加； (2)若线圈以速率 向右平移。 (3)若电流以速率 增加，且线圈以速度v向右平移。,解：按题意，线圈所在处磁场可看作均匀磁场,方向向里,设线圈回路