大學(xué)物理課件動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)

1、將前一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為將前一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，而后一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為而后一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)。 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，只要穿過(guò)回路的磁通根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生了變化，在回路中就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。量發(fā)生了變化，在回路中就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。引起磁通量變化的原因不外乎兩條：引起磁通量變化的原因不外乎兩條：其一是其一是 磁場(chǎng)不變，回路相對(duì)于磁場(chǎng)有運(yùn)動(dòng)；磁場(chǎng)不變，回路相對(duì)于磁場(chǎng)有運(yùn)動(dòng)；其二是其二是 回路在磁場(chǎng)中雖無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但是磁場(chǎng)回路在磁場(chǎng)中雖無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但是磁場(chǎng) 在空間的分布隨時(shí)間變化。在空間的分布

2、隨時(shí)間變化。12.3 12.3 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)引起回路中磁通量變化的原因，將感應(yīng)電根據(jù)引起回路中磁通量變化的原因，將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)，這僅僅是一種動(dòng)勢(shì)分為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)，這僅僅是一種表觀區(qū)分。表觀區(qū)分。 產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的機(jī)制甚至與磁場(chǎng)空間中是否產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的機(jī)制甚至與磁場(chǎng)空間中是否放置了導(dǎo)體無(wú)關(guān)，只要磁場(chǎng)隨時(shí)間變化。放置了導(dǎo)體無(wú)關(guān)，只要磁場(chǎng)隨時(shí)間變化。 產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的機(jī)制與導(dǎo)體是否構(gòu)成回路無(wú)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的機(jī)制與導(dǎo)體是否構(gòu)成回路無(wú)關(guān)（不構(gòu)成回路就無(wú)法確定磁通量），只要導(dǎo)體與關(guān)（不構(gòu)成回路就無(wú)法確定磁通量），只要導(dǎo)體與觀察者所在

3、參照系中的磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)觀察者所在參照系中的磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),且且切割磁力切割磁力線線.實(shí)際上，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有兩種不同的機(jī)制。實(shí)際上，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有兩種不同的機(jī)制。1. 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)制動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)制 一、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)（一、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)（motional emf） 我們不禁要問(wèn)：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的物理機(jī)制到底是什么我們不禁要問(wèn)：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的物理機(jī)制到底是什么? 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體或?qū)w回路在恒定磁場(chǎng)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體或?qū)w回路在恒定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。bvab+ 導(dǎo)體桿內(nèi)每個(gè)自由導(dǎo)體桿內(nèi)每個(gè)自由電子受到的洛侖茲力為電子受到的洛侖茲力為()mfe vb 洛侖茲力

4、驅(qū)使電子洛侖茲力驅(qū)使電子沿導(dǎo)線由沿導(dǎo)線由 a 向向 b 移動(dòng)。移動(dòng)。由于洛侖茲力的作用使由于洛侖茲力的作用使 b 端出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電荷，端出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電荷，a 端出現(xiàn)過(guò)剩正電荷端出現(xiàn)過(guò)剩正電荷 。mf電子同時(shí)受到電場(chǎng)力作用電子同時(shí)受到電場(chǎng)力作用 efee 平衡時(shí)平衡時(shí)emff 此時(shí)電荷積累停止，此時(shí)電荷積累停止，ab兩端形成穩(wěn)定的電勢(shì)差，兩端形成穩(wěn)定的電勢(shì)差，如同一節(jié)電源，在導(dǎo)體回路中建立感生電流。如同一節(jié)電源，在導(dǎo)體回路中建立感生電流?？梢?jiàn)洛侖茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因可見(jiàn)洛侖茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因方向方向 a b在導(dǎo)線內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)在導(dǎo)線內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)e+vabmfef對(duì)應(yīng)的非靜電場(chǎng)強(qiáng)對(duì)

5、應(yīng)的非靜電場(chǎng)強(qiáng)由電動(dòng)勢(shì)定義由電動(dòng)勢(shì)定義ikedl kkfevbe運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線ab產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為()kfe vb 作為作為電源電源的這段的這段運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體桿，其中的非靜，其中的非靜電力當(dāng)然就是洛侖茲力了。電力當(dāng)然就是洛侖茲力了。()ilvbdl 非靜電力非靜電力middt ()ilvbdl 均勻磁場(chǎng)均勻磁場(chǎng)非均勻磁場(chǎng)非均勻磁場(chǎng)計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)分分 類(lèi)類(lèi)方方 法法平動(dòng)平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)2. 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的條件產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的條件有磁場(chǎng)有磁場(chǎng) 有導(dǎo)體有導(dǎo)體導(dǎo)體相對(duì)觀察者（磁場(chǎng)）運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體相對(duì)觀察者（磁場(chǎng)）運(yùn)動(dòng)解：普通物理學(xué)教案例題

6、1 ：如圖求導(dǎo)體回路中的電動(dòng)勢(shì)如圖求導(dǎo)體回路中的電動(dòng)勢(shì)設(shè)三角形高為設(shè)三角形高為 hhhvt任意時(shí)刻，滑動(dòng)導(dǎo)體桿長(zhǎng)任意時(shí)刻，滑動(dòng)導(dǎo)體桿長(zhǎng)2lh導(dǎo)體回路所圍面積導(dǎo)體回路所圍面積則則12shl2 2v tmlddt dsbdt22lbv t 順時(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较?)vb解：普通物理學(xué)教案例題2 ： 有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。已知割磁力線運(yùn)動(dòng)。已知 求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),.v b r方法一方法一vb()dvbdl 090sincosvbdl 22cosvbrd rvb2 dlrd d 方向：方向：ab+rbab+dl2rvb有效段！有效段！v

7、方法二方法二+rbab+作輔助線，形成閉合回路作輔助線，形成閉合回路baab212mr b 0middt 0abba2rbv abba 即即則則方向：方向：ab 如圖，長(zhǎng)為如圖，長(zhǎng)為l 的銅棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角的銅棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度速度繞繞 o 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。求：棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。求：棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。大小和方向。解：普通物理學(xué)教案例題3 ：ao b方法一方法一取微元取微元()dvbdl bvdl 212bl 方向方向aovbl dl iid0lbl dl 負(fù)號(hào)說(shuō)明電動(dòng)勢(shì)方向與負(fù)號(hào)說(shuō)明電動(dòng)勢(shì)方向與 反向反向dlao b方法二方法二作輔助線，形成閉合回路作輔助線，形成閉合回路oaco

8、msb ds sbdsoacobs 212b l middt dtdbl 221 221lb 負(fù)號(hào)表示方向沿負(fù)號(hào)表示方向沿aoac 、co段沒(méi)有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)段沒(méi)有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)c 回路中的電動(dòng)勢(shì)回路中的電動(dòng)勢(shì) 法拉第電機(jī)。設(shè)銅盤(pán)的半徑為法拉第電機(jī)。設(shè)銅盤(pán)的半徑為 r，角速度角速度為為 。求：盤(pán)上沿半徑方向產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。求：盤(pán)上沿半徑方向產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。解：普通物理學(xué)教案例題4 ：boa 可視為無(wú)數(shù)銅棒一端在圓心，可視為無(wú)數(shù)銅棒一端在圓心，另一端在圓周上，即為并聯(lián)。另一端在圓周上，即為并聯(lián)。因此其電動(dòng)勢(shì)類(lèi)似于一根銅棒因此其電動(dòng)勢(shì)類(lèi)似于一根銅棒繞其一端旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。繞其一端旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。0roau

9、ub l dl 212oauubr 法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)實(shí)物法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)實(shí)物 一直導(dǎo)線一直導(dǎo)線cd在一無(wú)限長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)中在一無(wú)限長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：普通物理學(xué)教案例題5 ：vvb000sin90cos1802ivdrr 02vidrr 02a bavidrr 0ln2viaba abicd方法一方法一方向方向dcr()dvbdl dl方法二方法二abicdefmsb ds 作輔助線形成閉合回路作輔助線形成閉合回路cdefc;0ln2ihaba middt 0(ln)2iadhdtba 0ln2viaba 方向方向dc02a ba

10、ihdrr drhr取面元取面元dsv思考思考mdb ds 02ihdrr mddt 02ihdrrdt 做法對(duì)嗎？做法對(duì)嗎？middt abicdefdrhrv三角形金屬框架置于均勻磁場(chǎng)中（如圖）三角形金屬框架置于均勻磁場(chǎng)中（如圖）一銅桿質(zhì)量一銅桿質(zhì)量m ，沿框架斜面無(wú)摩擦下滑，沿框架斜面無(wú)摩擦下滑，求其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。求其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。(設(shè)回路電阻集中在底邊為設(shè)回路電阻集中在底邊為r)解：普通物理學(xué)教案+例題6 ：xyb動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)yb lv 方向：逆時(shí)針?lè)较颍耗鏁r(shí)針感應(yīng)電流感應(yīng)電流ir b lr安培力安培力fiblfcosblv cosblvr xybfmgcosb

11、lvirrfibl牛頓方程（牛頓方程（x 方向）方向）sincosdvmgfmdt2(cos )sinbldvmgvmrdt 200(cos )sinvtdvdtblgvmr 2(cos )2sin1(cos )bltmrmgrvebl 二、感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)二、感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)1. 疑問(wèn)疑問(wèn) 當(dāng)線圈不動(dòng)當(dāng)線圈不動(dòng)而磁場(chǎng)變化時(shí)，而磁場(chǎng)變化時(shí)，穿過(guò)回路的磁通穿過(guò)回路的磁通量也發(fā)生變化，量也發(fā)生變化，由此在回路中激由此在回路中激發(fā)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)然不能歸結(jié)為當(dāng)然不能歸結(jié)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。r12 gm 這種由磁場(chǎng)變化引起的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為這種由磁場(chǎng)變化引起的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生電動(dòng)勢(shì)感

12、生電動(dòng)勢(shì) 當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，載流子只有無(wú)規(guī)的熱運(yùn)動(dòng)，它當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)，載流子只有無(wú)規(guī)的熱運(yùn)動(dòng)，它們所受的洛侖茲力在各方向上是雜亂的，不會(huì)形成們所受的洛侖茲力在各方向上是雜亂的，不會(huì)形成載流子沿導(dǎo)線的定向運(yùn)動(dòng)。因此建立感生電動(dòng)勢(shì)的載流子沿導(dǎo)線的定向運(yùn)動(dòng)。因此建立感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力不可能是洛侖茲力。非靜電力不可能是洛侖茲力。 那么如何解釋感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)制呢？那么如何解釋感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)制呢？先清理一下我們的思路：先清理一下我們的思路：從電動(dòng)勢(shì)的定義出發(fā)從電動(dòng)勢(shì)的定義出發(fā)ikedl 回路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這總是非靜電力做功的結(jié)果，回路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這總是非靜電力做功的結(jié)果，此情下，究竟是哪種非靜電力在

13、起作用呢？此情下，究竟是哪種非靜電力在起作用呢？2. 渦旋電場(chǎng)假設(shè)渦旋電場(chǎng)假設(shè) 1861年，英國(guó)物理學(xué)家年，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋麥克斯韋對(duì)由磁場(chǎng)變化對(duì)由磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象作了如下分析：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象作了如下分析： 如果法拉第定律是正確的，那就是說(shuō)，回路中如果法拉第定律是正確的，那就是說(shuō)，回路中的感生電動(dòng)勢(shì)僅與回路所圍面上的磁通量變化率成的感生電動(dòng)勢(shì)僅與回路所圍面上的磁通量變化率成正比，不存在其它因素的影響正比，不存在其它因素的影響 麥克斯韋敏銳地意識(shí)到這是否暗指，回路中電麥克斯韋敏銳地意識(shí)到這是否暗指，回路中電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與構(gòu)成回路導(dǎo)體的材料無(wú)關(guān)？動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與構(gòu)成回路導(dǎo)體的材料無(wú)

14、關(guān)？kledl mddt 如果是這樣，那么即使不用導(dǎo)體做回路、甚至如果是這樣，那么即使不用導(dǎo)體做回路、甚至什么也不用什么也不用就算是真空中的一條假想回路上，也就算是真空中的一條假想回路上，也會(huì)有感生電動(dòng)勢(shì)存在會(huì)有感生電動(dòng)勢(shì)存在只要這條回路只要這條回路所處空間的磁所處空間的磁場(chǎng)發(fā)生了變化！場(chǎng)發(fā)生了變化！db dsdt 由此麥克斯韋想到，一定是由此麥克斯韋想到，一定是回路回路所處空間出現(xiàn)所處空間出現(xiàn)了一種了一種渦旋狀的電場(chǎng)渦旋狀的電場(chǎng)不同于靜電場(chǎng)的不同于靜電場(chǎng)的“電場(chǎng)電場(chǎng)”！mkldedldt 變化的磁場(chǎng)激發(fā)變化的磁場(chǎng)激發(fā)“電場(chǎng)電場(chǎng)”bdst 由推理的結(jié)果看來(lái)，這種非靜電場(chǎng)是由變化的由推理的結(jié)果看

15、來(lái)，這種非靜電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)激發(fā)產(chǎn)生，可稱(chēng)之為磁場(chǎng)激發(fā)產(chǎn)生，可稱(chēng)之為感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)或或渦旋電場(chǎng)渦旋電場(chǎng)。klbedldst 順理成章，如果這種電場(chǎng)中有導(dǎo)體回路，那么順理成章，如果這種電場(chǎng)中有導(dǎo)體回路，那么回路中的自由電子，受渦旋電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)就會(huì)形成回路中的自由電子，受渦旋電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)就會(huì)形成渦旋電流渦旋電流感生電流。感生電流。引起感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是渦旋電場(chǎng)力引起感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是渦旋電場(chǎng)力麥克斯韋找到了答案：麥克斯韋找到了答案：3. 感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比較感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比較由靜止電荷激發(fā)由靜止電荷激發(fā)e靜靜e渦渦由變化的磁場(chǎng)激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)0 qds e靜靜 0dse渦渦e

16、靜靜e渦渦e 一般的空間電場(chǎng)為這兩種場(chǎng)的疊加一般的空間電場(chǎng)為這兩種場(chǎng)的疊加 0ldle靜靜 lbdldst e渦渦 lbdldst e渦渦構(gòu)成左旋關(guān)系。構(gòu)成左旋關(guān)系。與與bte渦渦bte渦渦bt感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)線線 電子感應(yīng)加速器電子感應(yīng)加速器4. 實(shí)驗(yàn)證據(jù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)證據(jù)及應(yīng)用 1947年，美國(guó)科學(xué)家年，美國(guó)科學(xué)家 kerst 依據(jù)麥克斯韋依據(jù)麥克斯韋的理論提出了電子感應(yīng)加速器的設(shè)計(jì)思想：如果的理論提出了電子感應(yīng)加速器的設(shè)計(jì)思想：如果空間磁場(chǎng)的變化激發(fā)了一個(gè)渦旋電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)空間磁場(chǎng)的變化激發(fā)了一個(gè)渦旋電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)應(yīng)該能夠?qū)ψ⑷朐摽臻g區(qū)域的電子產(chǎn)生加速效應(yīng)應(yīng)該能夠?qū)ψ⑷朐摽臻g區(qū)域的電子產(chǎn)生加

17、速效應(yīng)。 1948年第一年第一臺(tái)建成，這個(gè)裝臺(tái)建成，這個(gè)裝置（置（70mev）驗(yàn)）驗(yàn)證了麥克斯韋理證了麥克斯韋理論的正確性。論的正確性。 bt靶靶電子槍電子槍電子束電子束e渦渦vf b 由于電子感應(yīng)由于電子感應(yīng)加速器的電磁鐵用加速器的電磁鐵用交流電激勵(lì)，所以交流電激勵(lì)，所以導(dǎo)致磁場(chǎng)從而渦旋導(dǎo)致磁場(chǎng)從而渦旋電場(chǎng)的方向是交變電場(chǎng)的方向是交變的，而且電子受到的，而且電子受到的洛侖茲力也并非的洛侖茲力也并非總是指向圓心。因總是指向圓心。因此，圖示情況下只此，圖示情況下只有在第一個(gè)四分之有在第一個(gè)四分之一周期內(nèi)，電子才一周期內(nèi)，電子才受到感生電場(chǎng)的加受到感生電場(chǎng)的加速，并且洛侖茲力速，并且洛侖茲力的方向

18、指向圓心。的方向指向圓心。vfb 實(shí)際上，若交流電的周期為實(shí)際上，若交流電的周期為 50 hz ，則在磁場(chǎng)變，則在磁場(chǎng)變化的第一個(gè)四分之一周期（約化的第一個(gè)四分之一周期（約5ms 的時(shí)間）內(nèi)，電子的時(shí)間）內(nèi)，電子就能在感生電場(chǎng)的作用下，在圓形軌道上經(jīng)歷回旋數(shù)就能在感生電場(chǎng)的作用下，在圓形軌道上經(jīng)歷回旋數(shù)十圈的持續(xù)加速，從而獲得足夠高的能量，并在第一十圈的持續(xù)加速，從而獲得足夠高的能量，并在第一個(gè)四分之一周期結(jié)束時(shí)被引出加速器至靶室。個(gè)四分之一周期結(jié)束時(shí)被引出加速器至靶室。 加速器的種類(lèi)很多，用途也各不同，有靜電加速加速器的種類(lèi)很多，用途也各不同，有靜電加速器、電子回旋加速器、電子感應(yīng)加速器、同

19、步輻射加器、電子回旋加速器、電子感應(yīng)加速器、同步輻射加速器速器等等。電子感應(yīng)加速器主要用于核物理的研等等。電子感應(yīng)加速器主要用于核物理的研究，用被加速的電子轟擊各種靶時(shí)，將發(fā)出穿透力很究，用被加速的電子轟擊各種靶時(shí)，將發(fā)出穿透力很強(qiáng)的電磁輻射。另外電子感應(yīng)加速器還應(yīng)用于工業(yè)探強(qiáng)的電磁輻射。另外電子感應(yīng)加速器還應(yīng)用于工業(yè)探傷或醫(yī)療癌癥。目前，我國(guó)最大的三個(gè)加速器是北京傷或醫(yī)療癌癥。目前，我國(guó)最大的三個(gè)加速器是北京的高能粒子加速器、合肥的同步輻射加速器、蘭州的的高能粒子加速器、合肥的同步輻射加速器、蘭州的重離子加速器。重離子加速器。 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán) 直徑直徑2

20、 km 的美國(guó)費(fèi)米國(guó)立加速器鳥(niǎo)瞰圖的美國(guó)費(fèi)米國(guó)立加速器鳥(niǎo)瞰圖unilacatlasship渦電流（渦流）渦電流（渦流） 宋代宋代沈括沈括在在夢(mèng)溪筆談夢(mèng)溪筆談中記載了這樣一件事：中記載了這樣一件事：一次，雷暴在室內(nèi)發(fā)生，一團(tuán)閃電火球沿墻飄蕩，經(jīng)一次，雷暴在室內(nèi)發(fā)生，一團(tuán)閃電火球沿墻飄蕩，經(jīng)過(guò)斜掛著的一柄寶劍后，發(fā)現(xiàn)堅(jiān)硬的劍身已熔化，然過(guò)斜掛著的一柄寶劍后，發(fā)現(xiàn)堅(jiān)硬的劍身已熔化，然而木質(zhì)的劍鞘卻完好無(wú)損。而木質(zhì)的劍鞘卻完好無(wú)損。 這怎么解釋呢？一般縱火燃燒會(huì)先燒損物體的外這怎么解釋呢？一般縱火燃燒會(huì)先燒損物體的外表，然后才能燒損其內(nèi)部。沈括對(duì)此十分震驚，以為表，然后才能燒損其內(nèi)部。沈括對(duì)此十分震驚

21、，以為是神火。是神火。 現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)此已經(jīng)作出了解釋?zhuān)呵蛐伍W電發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)此已經(jīng)作出了解釋?zhuān)呵蛐伍W電發(fā)生時(shí)，空間出現(xiàn)高頻電磁場(chǎng)，這必然在金屬物件上感應(yīng)時(shí)，空間出現(xiàn)高頻電磁場(chǎng)，這必然在金屬物件上感應(yīng)出渦旋電流，因而是渦旋電流的熱效應(yīng)將刀劍熔融。出渦旋電流，因而是渦旋電流的熱效應(yīng)將刀劍熔融。而木質(zhì)的劍鞘不導(dǎo)電，盡管有很強(qiáng)的電動(dòng)勢(shì)，卻不能而木質(zhì)的劍鞘不導(dǎo)電，盡管有很強(qiáng)的電動(dòng)勢(shì)，卻不能形成渦電流，故而得以保全。形成渦電流，故而得以保全。 大塊導(dǎo)體處在變化磁場(chǎng)中，或者相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)大塊導(dǎo)體處在變化磁場(chǎng)中，或者相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流。這些感應(yīng)電。這些

22、感應(yīng)電流在大塊導(dǎo)體內(nèi)的電流流線呈閉合的渦旋狀，被稱(chēng)流在大塊導(dǎo)體內(nèi)的電流流線呈閉合的渦旋狀，被稱(chēng)為為渦電流渦電流或渦流?；驕u流。渦電流渦電流 導(dǎo)體中渦流電阻導(dǎo)體中渦流電阻小，電流大，能夠產(chǎn)小，電流大，能夠產(chǎn)生高熱量。可用于冶生高熱量?？捎糜谝睙捥胤N合金。煉特種合金。渦電流的熱效應(yīng)渦電流的熱效應(yīng)高頻感應(yīng)爐高頻感應(yīng)爐渦流線渦流線坩堝（內(nèi)裝熔融金屬）坩堝（內(nèi)裝熔融金屬）真空無(wú)按觸加熱真空無(wú)按觸加熱接抽真空設(shè)備接抽真空設(shè)備電磁阻尼電磁阻尼 當(dāng)鋁片擺動(dòng)時(shí)，穿過(guò)當(dāng)鋁片擺動(dòng)時(shí)，穿過(guò)運(yùn)動(dòng)鋁片的磁通量是變化運(yùn)動(dòng)鋁片的磁通量是變化的，鋁片內(nèi)將產(chǎn)生渦流。的，鋁片內(nèi)將產(chǎn)生渦流。 根據(jù)楞次定律，感應(yīng)根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流

23、的效果總是反抗引起電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。因此鋁感應(yīng)電流的原因。因此鋁片的擺動(dòng)會(huì)受到阻滯而停片的擺動(dòng)會(huì)受到阻滯而停止，這就是止，這就是電磁阻尼電磁阻尼。電磁儀表中使用的阻尼裝置電磁儀表中使用的阻尼裝置電氣火車(chē)中的電磁制動(dòng)器電氣火車(chē)中的電磁制動(dòng)器應(yīng)用應(yīng)用整塊鐵心整塊鐵心彼此絕緣的薄片彼此絕緣的薄片 在電器設(shè)備中，渦流熱效應(yīng)的過(guò)強(qiáng)、溫度過(guò)高，在電器設(shè)備中，渦流熱效應(yīng)的過(guò)強(qiáng)、溫度過(guò)高，易破壞絕緣，損耗電能，還可能造成事故易破壞絕緣，損耗電能，還可能造成事故降低渦流降低渦流 選擇高阻值材料減少渦流損耗選擇高阻值材料減少渦流損耗 多片鐵芯組合減小電流截面多片鐵芯組合減小電流截面解：普通物理學(xué)教案例題1 ： 局限于半徑局限于半徑 r 的圓柱形空間內(nèi)分布有均的圓柱形空間內(nèi)分布有均勻磁場(chǎng)，方向如圖。磁場(chǎng)的變化率勻磁場(chǎng)，方向如圖。磁場(chǎng)的變化率 求：圓柱內(nèi)、外的感生電場(chǎng)分布。求：圓柱內(nèi)、外的感生電場(chǎng)分布。0 tbtb brrr r 同理取順時(shí)針回路同理取順時(shí)針回路在圓柱體外，由于在圓柱體外，由于b = 0 brtb 0bt 而柱體內(nèi)而柱體內(nèi)22idberrdt 22ir dber dt 2dbrdt iledl2dbrdt 逆時(shí)針逆時(shí)針 brtb bdstilbedldst 方向：方向：2r