动生电动势和感生电动势.ppt

1,上讲主要内容回顾,1、法拉第电磁感应定律：,2、法判断感应电流的方向：,a、感应电流的磁通总是阻止引起感应电流的磁通量的变化。,2,b、感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。,c、直接由感应电动势的符号来确定其方向。,即由b指向a。,的正方向与的正方向符合右手螺旋。,3,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述不同方式：,4,5,电动势,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,感生电动势,引起磁通量变化的原因,一动生电动势,6,:非静电的电场强度.,7,（一）动生电动势的成因分析：,8,9,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。,10,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。,11,运动导体棒AB作为电源，A端相当于电源的正极，B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B端,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。,12,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,13,（1）洛仑兹力是否做功？,14,对电子做正功！,15,对电子做负功！,16,总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！,17,（2）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！,18,（3）动生电动势与切割磁场线,为：线元在单位时间切割的磁场线,19,均匀磁场平动,解：,20,典型结论,特例,21,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。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,作辅助线，形成闭合回路,方向：,解：方法一,22,+,解：方法二,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,方向：,23,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。,24,解：方法一,取微元,符号表明方向为,25,方法二,作辅助线，形成闭合回路OACO,符号表示方向沿AOCA,OC、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？,26,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。,a,b,I,解：方法一,方向,27,方法二,a,b,I,作辅助线，,方向,形成闭合回路CDEF,28,思考,做法对吗？,29,二、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,洛仑兹力,30,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,感生电场力,由电动势的定义,2、麦克斯韦假设：,31,结合法拉第电磁感应定律,由电动势的定义,32,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，即感生电场是由变化的磁场产生的。,33,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）,34,5）感生电场电力线,35,36,37,3、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。,38,方向：逆时针方向,39,与L积分方向切向同向,与L积分方向切向相反,40,在圆柱体外，由于B=0,由图可知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内,41,方向：逆时针方向,42,43,利用涡旋电场对电子进行加速,三电子感应加速器,44,45,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.,END,46,四、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。,47,涡电流的热效应,利用涡电