3-4-5 感生和动生电动势.ppt

1、感生电动势和动生电动势,导体切割磁感线,电键闭合，改变滑动片的位置,磁场变化引起的电动势,电源 power 、电动势 e.m.f 概念,1.电源 power,将其它形式的能量转变为电能的装置。,2.电动势 ( e.m.f ) electromotive force,描写电源将其它形式能量转变成电能的能力。,回顾电荷在外电路和内电路中的运动。,电源电动势的作用是某种 非静电力对自由电荷的作用。,化学作用就是我们所说的非静电力,一、理论探究动生电动势的产生,思考与讨论,1、动生电动势是怎样产生的？,2、什么力充当非静电力？,提 示,导体中的自由电荷受到 什么力的作用？,导体棒的哪端电势比较高？,非

2、静电力与洛伦兹力有关吗？,文本呈现：,当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D 端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。,动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。,例题：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求： （1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？ （2）导体MN受到的外力的大小和方向？ （3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？ （4）在此过程中感应电流做功是多少？,结论：在纯电阻电路

3、中，外力克服安培力做了多少功将有多少热量产生。,实际应用,洛仑兹力扮演什么角色？,洛仑兹力起到了传递能量的作用 安培力(磁力)的作功和动生电动势的存在是一对共生的矛盾,机械能,电能,热能,外力克服F做功,通过F转化为感应电流,二、理论探究感生电动势的产生,磁场变强,电流是怎样产生的？,自由电荷为什么会运动？,使电荷运动的力难道是变化 的磁场对其施加的力吗？,猜想：使电荷运动的力可能是 洛伦兹力、静电力、或者是其它力,英麦克斯韦认为，,磁场变化时会在周围空间激发一种电场-感生电场,闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动,产生感应电流（感生电动势）,感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力

4、。,感生电场的方向类似感应电流方向的判定-安培定则,感生电场(induced electric field),当导体回路不动，由于磁场变化引起磁通量改变而产生的感应电动势，叫做感生电动势。,变化的磁场在其周围激发了一种电场，这种电场称为感生电场。,（1）场的存在并不取决于空间有无导体回路存在，变化的磁场总是在空间激发电场。,（2）在自然界中存在着两种以不同方式激发的电场，所激发电场的性质也截然不同。由静止电荷所激发的电场是保守力场（无旋场）；由变化磁场所激发的电场不是保守力场（有旋场）。,注意：,实际应用,电子感应加速器,穿过真空室内磁场的方向,由图知电子沿什么方向运动,要使电子沿此方向加速，

5、感生电场的方向如何,由感生电场引起的磁场方向如何,竖直向上,逆时针,顺时针,向下,原磁场在增强，即电流在增大。,例：圆柱形空间内的匀强磁场,在半径为R的圆柱形空间内存在方向垂直于纸面向里、磁感强度为B的匀强磁场（这种磁场可由长直通电螺线管产生）。现设法使此匀强磁场的磁感强度B以（TS）（c 为常量）的变化率均匀增大，由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场会在其周围空间产生一个感应电场。,根据对称性，此感应电场的电场线是一系列闭合同心圆（这一点与静电场完全不同）。由于电场线闭合，也称涡旋电场。如图1所示，感应电场的方向可以借助于楞次定律判定。,如图2所示，把一有小开口的金属圆环ab放置在上述匀强磁

6、场中，哪端电势高？,若如图3所示的导体棒cd过磁场区域圆的圆心放置 ，情况如何？,由于感应电场与金属棒处处垂直，金属棒上的自由电子不会受到沿棒方向的作用力，也就不会作沿棒方向作定向移动，所以，金属棒两端不会产生感应电动势。所以任何沿半径方向放置的金属棒上都不会有感应电动势。,例题：在半径为R的圆柱形空间中存在着均匀磁场，磁场的方向与圆柱的轴线平行，如图所示，有一长为 的金属棒放在磁场中，设磁感应强度B随时间的变化率为一常量k。试求棒上感应电动势。,AB中的电动势的大小为：,如图11所示，有一半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，此匀强磁场的磁感强度B以 （TS）（c 为常量）的变化率均匀增大。有一长为2R的金属棒，一半放置在磁场中，A端和中点C恰好在磁场边界上。求金属棒AB的感应电动势大小和方向。,设想另加两根金属棒OA、OB，构成闭合回路OAB，由于OA、OB上各点的感应电场强度方向与棒垂直，所以OA、OB棒不产生感应电动势，整个闭合回路OAB的感应电动势就是AB棒的感应电动势。所以金属棒AB上的感应电动势为：,动生电动势和感生电动势,1、动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势. 2、感生电场:由变化的磁场激发的电场. 3、感生电动势:由感生电场产生的感应电动势称 为感生电动势.,感应电动势：