感生和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

1、【復(fù)習(xí)回顧【復(fù)習(xí)回顧】1、什么是電源？什么是電動(dòng)勢(shì)？什么是電源？什么是電動(dòng)勢(shì)？穿過(guò)閉合回路磁通量發(fā)生了變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)穿過(guò)閉合回路磁通量發(fā)生了變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？2、楞次定律楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律指出，當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通法拉第電磁感應(yīng)定律指出，當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。量發(fā)生變化時(shí)，回路中就要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化的方式實(shí)質(zhì)為兩類：穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化的方式實(shí)質(zhì)為兩

2、類：I、閉合回路面積不變，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化。、閉合回路面積不變，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化。II、磁場(chǎng)不變，閉合回路的面積隨時(shí)間變化。、磁場(chǎng)不變，閉合回路的面積隨時(shí)間變化?！狙菔緦?shí)驗(yàn)【演示實(shí)驗(yàn)】一一.電磁感應(yīng)中的感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)中的感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)變化的磁場(chǎng)在變化的磁場(chǎng)在閉合電路閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 哪一種作用扮演哪一種作用扮演了非靜電力的角色了非靜電力的角色?變化磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng).wmv磁場(chǎng)變強(qiáng)磁場(chǎng)變強(qiáng)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)，在空間激發(fā)一種電場(chǎng)，稱為感生電場(chǎng)，也叫渦稱為感生電場(chǎng)，也叫渦旋電場(chǎng)。旋電

3、場(chǎng)。感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的，感生電場(chǎng)的方閉合的，感生電場(chǎng)的方向可以根據(jù)楞次定律用向可以根據(jù)楞次定律用右手螺旋定則來(lái)判斷。右手螺旋定則來(lái)判斷。 由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜，感生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是電力是感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用。對(duì)自由電荷的作用。 感生電場(chǎng)方向就是感應(yīng)電流方向感生電場(chǎng)方向就是感應(yīng)電流方向, ,判斷方法判斷方法: :楞次定律楞次定律靜電場(chǎng)靜電場(chǎng) E E0 0感生電場(chǎng)感生電場(chǎng) E Ek起源起源由靜止電荷激發(fā)由靜止電荷激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)電電場(chǎng)場(chǎng)線線形形狀狀電場(chǎng)

4、線為非閉合曲線電場(chǎng)線為非閉合曲線電場(chǎng)線為閉合曲線電場(chǎng)線為閉合曲線E Ek靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)E E0 0感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)E Ek電電場(chǎng)場(chǎng)的的性性質(zhì)質(zhì)為保守場(chǎng)為保守場(chǎng), 可引入勢(shì)可引入勢(shì)(能能) 為非保守場(chǎng)為非保守場(chǎng), 不可引入勢(shì)不可引入勢(shì)(能能)靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)他們間也有共性：具有場(chǎng)物質(zhì)形式的所有共性；均對(duì)電他們間也有共性：具有場(chǎng)物質(zhì)形式的所有共性；均對(duì)電荷有力的作用，且場(chǎng)強(qiáng)定義相同；在導(dǎo)體中，感生電場(chǎng)可引荷有力的作用，且場(chǎng)強(qiáng)定義相同；在導(dǎo)體中，感生電場(chǎng)可引起電荷的積累從而建立靜電場(chǎng)。起電荷的積累從

5、而建立靜電場(chǎng)。產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體就是電源,其電路就是內(nèi)電路,當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電.感生電場(chǎng)是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原因,感生電場(chǎng)的方向同樣可由楞次定律判斷.鐵鐵芯芯線圈線圈電電束束子子B磁場(chǎng)磁場(chǎng)電子感應(yīng)加速器是利用電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。使電子加速的設(shè)備。 它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)。射場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)。射入其中的電子就受到這感應(yīng)電場(chǎng)的持續(xù)作

6、用而被不入其中的電子就受到這感應(yīng)電場(chǎng)的持續(xù)作用而被不斷加速。斷加速。二二.電磁感應(yīng)中的洛倫茲力和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)中的洛倫茲力和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么?導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)?【演示實(shí)驗(yàn)【演示實(shí)驗(yàn)】理論分析：理論分析：v_fffv_+導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差差動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是是導(dǎo)體中的自由導(dǎo)體中的自由電荷在磁場(chǎng)中電荷在磁場(chǎng)中受到受到洛侖茲力洛侖茲力作用的結(jié)果。作用的結(jié)果。f動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)特特點(diǎn)點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路的整磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)

7、體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化致回路中磁通量的變化閉合回路的任何部分都不閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā)生變化導(dǎo)動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化致回路中磁通量變化原原因因由于由于S的變化引起的變化引起回路中回路中 變化變化由于由于B的變化引起的變化引起回路中回路中 變化變化非靜電力就是洛侖茲力，非靜電力就是洛侖茲力，由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)渦旋電場(chǎng)，非靜電力就是感渦旋電場(chǎng)，非靜電力就是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷作功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)電荷作功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)方

8、方向向的來(lái)源的來(lái)源非靜電力非靜電力楞次定律判斷楞次定律判斷楞次定律或右手定則楞次定律或右手定則 例：如圖，水平面上有兩根相距例：如圖，水平面上有兩根相距0.5m0.5m的足夠長(zhǎng)的平行的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌金屬導(dǎo)軌MNMN和和PQPQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在，它們的電阻可忽略不計(jì)，在MM和和 P P之間接有阻值為之間接有阻值為R R 3.03.0的定值電阻，導(dǎo)體棒的定值電阻，導(dǎo)體棒abab長(zhǎng)長(zhǎng)0.5m0.5m，其電阻為，其電阻為r r 1.01.0 ，與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌接觸良好. .整個(gè)裝置整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B B0.4T0.4T?，F(xiàn)使?，F(xiàn)

9、使abab以以v v10m10ms s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。（1 1）a ba b哪點(diǎn)電勢(shì)高哪點(diǎn)電勢(shì)高? a b? a b兩點(diǎn)間的電壓多大？?jī)牲c(diǎn)間的電壓多大？（2 2）維持）維持a ba b做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？（3 3）a ba b向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)1m1m的過(guò)程中，外力做的功是多少？電路的過(guò)程中，外力做的功是多少？電路中產(chǎn)生的熱量是多少？中產(chǎn)生的熱量是多少？ RBrPMNaQbv（1） a 1.5V（2）0.1N（3）0.1J 0.1J小結(jié)感應(yīng)電場(chǎng):由變化的磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng).感生電動(dòng)勢(shì):由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì).動(dòng)生電動(dòng)勢(shì):由于導(dǎo)體運(yùn)

10、動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度V向右運(yùn)動(dòng),并且導(dǎo)線CD與B、V的方向相垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起運(yùn)動(dòng).因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為F洛=eVB,F洛方向向下在力的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過(guò)剩的負(fù)電荷, 導(dǎo)體上端出現(xiàn)過(guò)剩的正電荷結(jié)果使導(dǎo)體上端C的電勢(shì)高于下端D的電勢(shì),出現(xiàn)由C指向D的靜電場(chǎng),此時(shí)電場(chǎng)對(duì)自由電子的作用力是向上,與洛倫茲力方向相反,當(dāng)二力互相平衡時(shí)，兩端便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差。 LDCX X XX X XX X XX X XX X XVF電電F洛洛【理論分析【理論分析】可見(jiàn),運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD

11、就是一個(gè)電源,C為正極,自由電子受到洛倫茲力的作用,從端搬到端；也可以看作是正電荷受洛倫茲力的作用從端搬運(yùn)到端這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力,根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義,電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移動(dòng)到正極非靜電力所做的功,作用在單位正電荷上的洛倫茲力vBeFF洛于是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)就是BLvFLE與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致.問(wèn)題：?jiǎn)栴}：洛倫茲力總與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直洛倫茲力總與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直.因此因此,洛倫茲力對(duì)電荷不做功洛倫茲力對(duì)電荷不做功.但但是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)又等于洛倫茲力搬運(yùn)單位正電荷所做的功是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)又等于洛倫茲力搬運(yùn)單位正電荷所做的功,兩者是否矛盾？?jī)烧呤欠衩埽科鋵?shí)并

12、不矛盾運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的自由電子，不僅隨導(dǎo)體以速度v運(yùn)動(dòng)，而且還沿導(dǎo)體v做定向運(yùn)動(dòng)，正是這個(gè)定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流因此導(dǎo)體中電子的合速度是 v v，電子所受的總的洛倫茲力為e與合速度v垂直，它對(duì)電子不做功的一個(gè)分量是=evB,這個(gè)分力對(duì)電子做功，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的另一個(gè)分量是evB，的方向與v方向相反，是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的，做負(fù)功可以證明兩個(gè)分力和所做的功代數(shù)和為零結(jié)果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起到傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個(gè)分量所做的功，通過(guò)另一個(gè)分量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的能量vFF1F2X X XX X XX X XX X XX X X三三. .動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分劃分 在某些情況下只有相對(duì)意義.例如在教科書(shū)圖4.2-2所示的實(shí)驗(yàn)中,如果在相對(duì)于磁棒靜止的參考系內(nèi)觀察，磁棒不動(dòng)