复旦大学《大学物理》课件-动生电动势和感生电动势(1).pptx

动生电动势和感生电动势 非静电力 动生电动势 G?一、动生电动势 动生电动势是由于导体或导体回路在磁场中运动而产生的电动势。产生+动生电动势的成因 导体内每个自由电子 受到的洛伦兹力为 它驱使电子沿导线由a向b移动。由于洛伦兹力的作用使 b 端出现过剩负电荷，a 端出现过剩正电荷。非静电力+电子受的静电力 平衡时 此时电荷积累停止，ab两端形成稳定的电势差。洛伦兹力是产生动生电动势的根本原因.方向ab 在导体内部产生静电场 由电动势定义 运动导体ab产生的动生电动势为 动生电动势的一般公式 非静电力 定义 为非静电场强 一般情况 上的动生电动势 整个导线L上的动生电动势 导线是曲线,磁场为非均匀场。导线上各长度元 上的速度 、各不相同 均匀磁场 非均匀磁场 计算动生电动势 分 类 方 法 平动 转动 例 已知:求:L 均匀磁场 平动 解：L 典型结论 特例 均匀磁场 闭合线圈平动 例 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁感线运动。已知：求：动生电动势的大小和方向。R 作辅助线，形成闭合回路 方向：解：方法一 解：方法二 R 方向：均匀磁场 转动 例 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为 的均匀磁场中，以匀角速度 绕O轴转动。求：铜棒中感应电动势的大小和方向。解：取微元 方向 例 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁感线运动。求：动生电动势的大小和方向。a b I x 解：非均匀磁场 CD：根据右手定则判断方向 结论：洛伦兹力做功等于零 即需外力克服洛伦 兹力的一个分力使另 一分力对电荷做正功 洛伦兹力永远不做功 二、感生电动势和感生电场 感生电动势:由于磁场发生变化而激发的电动势 电磁感应 非静电力 洛伦兹力 感生电动势 动生电动势 非静电力 1、感生电场 麦克斯韦假设：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 非静电力 感生电动势 感生电场力 由法拉第电磁感应定律 由电动势的定义 dtdmidtdldEmL涡讨论 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 是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率 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。不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率 与 构成左旋关系。3）感生电场电场线 由静止电荷产生 由变化磁场产生 线是“有头有尾”的，是一组闭合曲线 起于正电荷而终于负电荷 线是“无头无尾”的 感生电场（涡旋电场）静电场（库仑场）具有电能、对电荷有作用力 具有电能、对电荷有作用力 动生电动势 感生电动势 特点 磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化 闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化 原因 由于S的变化引起回路中 m变化 非静电力来源 感生电场力 洛伦兹力 由于 的变化引起回路中 m变化 B R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。r根据右手定则判断方向：逆时针方向 讨论 B Rr沿顺时针方向。时，知当沿逆时针方向。同理可则知向外，根据右手螺旋定垂直纸面，也即阻碍其，那么原磁场的变化。即若是阻碍感生电场激发的磁场总感感感感EBEBBB在圆柱体外，由于B=0 上 于是 虽然 上每点为0，在 但在 上则并非如此。由图可知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内 上 故 方向：逆时针方向 例2 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内，已知：方向如图.求：解:电动势的方向由C指向D 用法拉第电磁感应定律求解.21.21.21.21.0.dtdBhLdtdBhLdtdhLBBSOCDhLSOCDODOCCDmOCDmOCDCDOCDODOC的磁通量通过，构成假想回路、连接讨论 CD导体存在时，电动势的方向由C指向D 加圆弧连成闭合回路 矛盾？1 2 1 2 3 由楞次定律知：感生电流的 方向是逆时针方向.4 1和4 的大小不同，说明感生电场不是位场，其做功与路径有关。的方向逆时针D 4C 1 练习 求ac杆两端的感应电动势的大小和方向.利用涡旋电场对电子进行加速 二、电子感应加速器 电子束 电子枪 靶 三、三、涡电流（涡流）涡电流（涡流）趋肤效应趋肤效应 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。铁芯 交 流 电 源 涡流线 趋肤效应涡电流或 涡流这种交变电流集中 于导体表面的效应。涡电流的热效应 利用涡电流进行加热 利 1、冶炼难熔金属及特种合金 2、家用如：电磁灶 3、电磁阻尼 铁芯 交 流 电 源 涡流线 弊 热效应过强、温度过高，易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故 减少涡流：1、选择高阻值材料 2、多片铁芯组合