大学物理动生电动势和感生电动势.ppt

引起磁通量变化的两种情况：,不随时间变化，而由闭合回路的整体或部分在恒定磁场中运动而产生的电动势动生电动势,闭合回路的任一部分在磁场中都不运动，而由 随时间变化而产生的电动势感生电动势,外电路：正电荷在静电场力的作用下从高电势向低电势运动。,内电路：正电荷在非静电力的作用下从低电势向高电势运动。,补充：电动势(electromotive force)的概念,非静电力,为非静电场的场强,电源的电动势是描述电源非静电力做功本领的物理量,电源的电动势：,在电源内将单位正电荷从负极移动到正极的过程中非静电力所作的功,+,a,b,一 动生电动势,平衡时,动生电动势的公式,（一）公式的来源,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,此式为动生电动势公式，也是发电机发电的最基本公式。,（二）动生电动势的计算,计算动生电动势,平动,转动,步骤：,2）求磁通,3）根据公式计算,说明 与 相反,1）,取线元，并规定其方向,2）写出,3）确定积分范围，并积分,说明 与 相反,例1 一矩形导体线框，宽为 l，与运动导体棒构成闭合回路。如果导体棒以速度 v 作匀速直线运动，求回路内的感应电动势。,解:,电动势方向 ab,方法一：,均匀磁场 平动,方法二：根据电磁感应定律解,vt,电动势方向 ab,经过时间t：,解：,特例,例3 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,非均匀磁场 平动,方法二,a,b,I,作辅助线，形成闭合回路CDEF,方向,思考：,做法对吗？,均匀磁场 转动,例4 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。,取微元,方向,解：方法一,方法二,作辅助线，形成闭合回路OACO,负号表示方向沿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？,无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上。,思路：,思路：,例 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,+,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。,解：方法二,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,方向：,二 感生电动势（阅读）,1、感生电动势由于磁场发生变化而激发的电动势,是什么力使电荷运动而在电路中产生电流的呢？,只可能是一种新型的电场力,1861年，麦克斯韦提出了感生电场的假设,变化的磁场在周围空间要激发电场，称为感生电场。感生电流的产生就是这一电场作用于导体中的自由电荷的结果。,感生电场充当着产生感应电动势的非静电力。,闭合回路中的感生电动势,闭合回路中的感生电动势,揭示了电场和磁场是相互联系的。,式中负号表示感生电场与磁场增量的方向成左手螺旋关系。,是面元ds处磁感应强度随时间的变化率,只要存在变化的磁场，就一定有感生电场,感生电场是非保守场,和 均对电荷有力的作用.,静电场是保守场,静电场由电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生.,例：将磁铁插入非金属环中，环内有无感生电动势？有无感应电流？,而无感生电流。,解：,有感生电动势存在。,2 将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时(A)铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势(B)铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小(C)铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大(D)两环中感应电动势相等。,只要存在变化的磁场，哪怕不存在导体回路，也一定有感生电场产生,电子感应加速器是利用涡旋电场来加速电子的一种设备。,四.电子感应加速器,真空室内激发涡旋电场,利用涡旋电场对电子进行加速,导体,当大块导体放在变化的磁场中，在导体内部会产生感应电流，由于这种电流在导体内形成闭合回路，故称为涡电流。,五 涡电流,涡电流或涡流这种交变电流集中于导体表面的效应 趋肤效应,涡电流的应用,利用涡电流进行加热,1.高频感应电炉与电磁灶的原理,电磁炉：交变磁场作用于金属锅底，产生 大量涡流,冶金炉：把难溶金属放在陶瓷坩锅中，套在 坩锅外的线圈中通交流电,2.电磁阻尼摆,涡电流的弊,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,（硅钢、矽钢等）,