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 利用涡电流进