动生电动势和感生电动势.ppt

1,产生感应电动势的条件：穿过闭合回路的磁通量变化,电磁感应定律：,2,法拉第发明的人类历史上第一台发电机-法拉第圆盘发电机是一个在磁场中转动的导体圆盘。问：法拉第圆盘发电机的原理是什么？,3,第一类：动生电动势：,磁场恒定，导体或回路,磁场随时间变化，导体,第二类：感生电动势：,一、感应电动势分类,运动,或回路静止,4,二、动生电动势（motionalemf）,1、动生电动势,1）设回路正方向：顺时针,2）通过回路磁通量为：,3）动生电动势为：,负号表明：动生电动势方向是反时针,5,2、动生电动势的非静电力,导线ab是电源，动生电动势的非静电力？,动生电动势的非静电力是洛仑兹力！,导体内电子受洛仑兹力为,洛仑兹力克服静电场力，将电子从高电位移向低电位作功，使导体ab两端形成电势差，产生电动势。,6,动生电动势的非静电场强为,3、动生电动势的计算方法,根据电动势的定义，得导线L的动生电动势为：,1）为与夹角，为与夹角。,讨论：,7,3）动生电动势方向的确定,动生电动势方向:朝向非静电场方向，由右手定则确定。,2）速度、磁场、导线L三个相互垂直，动生电动势为,8,求解动生电动势的方法：1、确定载流导线的磁场大小和方向；2、求导线中的动生电动势；3、由确定动生电动势方向。,9,例1.在均匀磁场B中，长为L杆以速度运动。求棒的动生电动势。,4、举例,解：因为速度、磁场和棒三个相互垂直，所以动生电动势为,电动势方向：OP，沿方向,10,w,o,L,B,p,dl,例2.在均匀磁场B中，长为L铜棒OP绕端点O以角速度垂直磁场逆时针转动。求棒上的动生电动势。,l,11,电动势方向：OP，沿方向。P端为负极，O端为正极。,因为速度、磁场和棒三个相互垂直，所以动生电动势为,在距O点l处取线元dl。,解：,12,解：长直载流线产生的磁场为：,因为速度、磁场和棒三个相互垂直，所以动生电动势为,例3.一无限长载流I的直线旁边有一个直导线AB，AB以速度v平行于载流直线运动。求AB的动生电动势。,13,电动势的方向:BA，沿方向。A端是正极，B端为负极。,14,例4.R半径为、厚为h的圆盘在磁场以角速度逆时针转动。求圆盘的动生电动势。,解：圆盘分成N条杆，每条杆上的动生电动势都为,每条杆为电源，圆盘等效N个电源并联。圆盘的动生电动势为,h,电动势方向：圆盘边缘指向圆心,方向：指向圆心,15,例5.一导线矩形框的平面与磁感强度为的均匀磁场相垂直。在此矩形框上，有一质量为长为的可移动的细导体棒;矩形框还接有一个电阻。开始时，导体棒以速度运动。求棒的速率随时间变化的关系。,解：,棒受安培力为,方向沿轴负向,棒的动生电动势为,16,棒的运动方程为,积分得,计算得棒的速率随时间变化的函数关系为,17,三、感生电动势,1、闭合回路中感生电动势为,闭合回路L是电源，产生感生电动势的非静电力？,2、感生电场,麦克斯韦提出：时间变化磁场产生非静电性的电场，称为感生电场(涡旋电场）。,感生电动势的非静电场是感生电场！即：,18,上式为感生电场与时间变化磁场的关系。该表示：时间变化的磁场要产生感生电场。,因为,19,构成右手螺旋关系。,与,20,3、感生电场和静电场的对比,21,电场的性质,静电场,感生电场,对电荷有力的作用,对电荷有力的作用,保守场,可引入势(能),非保守场,不能引入势(能),静电场为有源场,感生电场为无源场,感生电场与磁场相似！,22,4、感生电动势的计算方法,方法1：由法拉第电磁感应定律计算普遍有效,方法2：已知感生电场，由感生电动势的定义计算,23,例1.磁场均匀分布在半径为R的圆形区域内，且磁场随时间均匀增加。,求空间感生电场的分布。,解：由于磁场增加，因此圆形磁场区域内、外感生电场的力线为一系列同心圆，在圆上各点的感生电场大小相等，方向沿逆时针方向。,感生电场沿回路L积分为：,1、rR感生电场,E感分布曲线,感生电场沿回路L积分：,25,三、电磁感应的一些应用,1）涡电流(涡流)的热效应,-高频感应加热炉-变压器铁芯用绝缘硅钢片叠成,1、涡电流,导体放在变化磁场中，变化磁场产生涡旋的感生电场，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡电流。,I涡,26,2）涡电流(涡流)的机械效应,-电磁阻尼（电表，制动器）-电磁驱动（异步感应电动机）,I涡,27,基本构思：使电子沿轴对称的感生电场电力线运动，可不断加速,主要构件：1)电磁铁，2)环形真空室,作用：电磁铁,提供轴对称的时变磁场和提供向心力,B方向：,加速：感生电场电力线沿逆时针,