南方医科大学大学物理李贞姬ch72lzj

1、7-2 动生电动势动生电动势 (motional electromotive force)两种不两种不同机制同机制 相对于实验室参照系，磁场不随时间变化，相对于实验室参照系，磁场不随时间变化， 而而导体回路运动导体回路运动 （切割磁场线）（切割磁场线）。 -动生电动势动生电动势 motional emf 相对于实验室参照系，若导体回路静止，相对于实验室参照系，若导体回路静止， 但但磁场随时间变化。磁场随时间变化。 -感生电动势感生电动势 induced emf恒定磁场中运动的导体恒定磁场中运动的导体导体不动，磁场发生变化导体不动，磁场发生变化磁通量发生变化的原因磁通量发生变化的原因blvfev

2、bldtdmi 单位时间内导线切单位时间内导线切割的磁力线数割的磁力线数+- - -电子受洛伦兹力电子受洛伦兹力)(bef v非静电力非静电力kf非静电场即单位正电荷受到非静电场即单位正电荷受到的非静电力的非静电力ekk feb vlbdkid)(levabi一一. . 在磁场中运动的导线内的感应电动势在磁场中运动的导线内的感应电动势 谁充当了电源内部的非静电力？谁充当了电源内部的非静电力？lbid)(vdlbabi00cosvblv0ildvlbab 磁场中的运动导线成为电动势源磁场中的运动导线成为电动势源 洛伦兹力充当了洛伦兹力充当了非静电力非静电力0b v讨论：讨论： 注意矢量之间的关系

3、注意矢量之间的关系vldbbv0b v0d)(lbvldcosbs tnbstniddsindd二二. . 在磁场中转动的线圈内的感应电动势在磁场中转动的线圈内的感应电动势 -交流发电机的原理交流发电机的原理 设线圈设线圈abcd abcd 的匝数为的匝数为n , ,面积为面积为s，线圈在匀强磁场中绕，线圈在匀强磁场中绕 转动，磁感应强度转动，磁感应强度 与与 轴垂直。当轴垂直。当 时，时， 与与 之间的夹之间的夹角为零，经过时间角为零，经过时间 ， 与与 之间的夹角为之间的夹角为 。oo b0tnebtoo bneneneadcbvbvvbvneootttnbsisinsin0nbs0其中其

4、中neneadcbvbvvbvneoolbid)(v 另外另外对于运动导线回路，对于运动导线回路，电动势存在于整个回路电动势存在于整个回路lblblbbadcbaid)(2d)(d)(vvvsinsin)21(2sin2dsin2bslbllblbabbcabbaivv n n 匝线圈：匝线圈：ttnbsisinsin0磁场中的运动导线回路成为电动势源磁场中的运动导线回路成为电动势源 洛伦兹力充当了洛伦兹力充当了非静电力非静电力00i在匀强磁场内转动的线圈中所产生的电动势是随时间作周期性在匀强磁场内转动的线圈中所产生的电动势是随时间作周期性变化的，这种电动势称为变化的，这种电动势称为交变电动势

5、交变电动势。在交变电动势的作用下，。在交变电动势的作用下，线圈中的电流也是交变的，称为线圈中的电流也是交变的，称为交变电流交变电流或或交流。交流。交变电动势和交变电流交变电动势和交变电流ioti形成动生电动势的实质是运动电荷受洛伦兹力形成动生电动势的实质是运动电荷受洛伦兹力)sin(0tiitisin0三三. . 动生电动势的功率动生电动势的功率babimfextfv设电路中感应电流为设电路中感应电流为iviblipiiblfmmextff导线受安培力导线受安培力导线匀速运动导线匀速运动vviblfpextextp电路中感应电动势提供的电路中感应电动势提供的电能电能是由外力做功所消耗的是由外力

6、做功所消耗的机械能机械能转换而来的转换而来的方法一由电动势的定义方法一由电动势的定义iddt ibavbdl 适用于一切产生电动势的回路适用于一切产生电动势的回路（考虑（考虑 时，有时须设计一个闭合回路）时，有时须设计一个闭合回路） 适用于切割磁力线的导体适用于切割磁力线的导体四四. . 动生电动势的计算方法动生电动势的计算方法方法二由法拉第电磁感应定律方法二由法拉第电磁感应定律 动生电动势做功，动生电动势做功，洛伦兹力不做功？洛伦兹力不做功？bvfvffvf) () (vvffvv ff vvvvbebe0洛伦兹力洛伦兹力做功为零做功为零e vf洛仑兹力对电子做功的代数和为零洛仑兹力对电子做

7、功的代数和为零f对电子做正功对电子做正功f反抗外力做功反抗外力做功洛仑兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量，洛仑兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量，即外力克服洛仑兹力的一个分量即外力克服洛仑兹力的一个分量 所做的功，所做的功，通过另一个分量通过另一个分量 转换为动生电动势的能量。实转换为动生电动势的能量。实质上表示能量的转换和守恒。质上表示能量的转换和守恒。ff结论结论例例在匀强磁场在匀强磁场 b 中，长中，长 r 的铜棒绕其一端的铜棒绕其一端 o 在垂直于在垂直于 b 的的平面内转动，角速度为平面内转动，角速度为 b or求求 棒上的电动势棒上的电动势解解 方法一方法一 ( 动生电动势

8、动生电动势 ) :dlalaoilbd)(vrolbdvrolbld22br方向方向oa 方法二方法二 ( 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 ) :d在在 dt 时间内导体棒切割磁力线时间内导体棒切割磁力线vdbr d212tiddtbrdd212221br方向由楞次定律确定方向由楞次定律确定法拉第电机，设铜盘的半径为法拉第电机，设铜盘的半径为 r r，角速度为角速度为 ，外磁场，外磁场如图所示，求盘上沿半径方向产生的电动势。如图所示，求盘上沿半径方向产生的电动势。rodllbb可视为无数铜棒一端在圆心，可视为无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上，即为并联，另一端在圆周上，即为并联，因此其电动势仍等于一根铜棒因此其电动势仍等于一根铜棒绕其一端旋转产生的电动势。绕其一端旋转产生的电动势。oa221br例例 直导线直导线ab以速率以速率 沿平行于长直载流导线的方沿平行于长直载流导线的方viabvldlld解解 应用 求解lbbaid)(v在导线ab所在的区域,距长直载流导线l 处取一线元dlllilblbid2dd)(d0vvvdldillilddbaabln2d2d00vv由于 ,表明电动势的方向由a 指向b,b 端电势较高。0ab例例向运动，向运动，abab与直导线共面，且与它垂直，如图所示。设直与直导线共面，且与它垂直，如图