感生和動生電動勢

1、感生(n shn)電動勢和動生電動勢共二十四頁【復(fù)習(xí)(fx)回顧】1、什么(shn me)是電源？什么(shn me)是電動勢？穿過閉合回路磁通量發(fā)生了變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？2、楞次定律共二十四頁 法拉第電磁感應(yīng)定律指出，當(dāng)穿過(chun u)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中就要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化的方式實質(zhì)為兩類：I、閉合回路面積不變，磁場(cchng)隨時間變化。II、磁場不變，閉合回路的面積隨時間變化。共二十四頁【演示(ynsh)實驗】一.電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)中的感生電場和感

2、生電動勢變化的磁場在閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢. 哪一種作用扮演了非靜電力的角色?變化磁場產(chǎn)生電場.wmv共二十四頁磁場(cchng)變強英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時會在空間激發(fā)一種電場，稱為感生電場，也叫渦旋電場。感生電場的電場線是閉合(b h)的，感生電場的方向可以根據(jù)楞次定律用右手螺旋定則來判斷。共二十四頁 由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)(gnyng)電動勢稱為感生電動勢，感生電動勢所對應(yīng)的非靜電力是感生電場對自由電荷的作用。 感生電場方向就是(jish)感應(yīng)電流方向,判斷方法:楞次定律共二十四頁感生電場(din chng)與靜電場(din chng)的區(qū)別靜電場 E0感生(n shn)電

3、場 Ek起源由靜止電荷激發(fā)由變化的磁場激發(fā)電場線形狀電場線為非閉合曲線電場線為閉合曲線Ek靜電場為有源場感生電場為無源場共二十四頁靜電場E0感生(n shn)電場Ek電場(din chng)的性質(zhì)為保守場, 可引入勢(能)為非保守場, 不可引入勢(能)靜電場為有源場感生電場為無源場他們間也有共性：具有場物質(zhì)形式的所有共性；均對電荷有力的作用，且場強定義相同；在導(dǎo)體中，感生電場可引起電荷的積累從而建立靜電場。共二十四頁產(chǎn)生感生電動勢的導(dǎo)體就是(jish)電源,其電路就是(jish)內(nèi)電路,當(dāng)它與外電路連接后就會對外電路供電.感生電場是產(chǎn)生感應(yīng)(gnyng)電流或感應(yīng)(gnyng)電動勢的原因,感

4、生電場的方向同樣可由楞次定律判斷.共二十四頁共二十四頁鐵芯線圈(xinqun)電束子 環(huán)形(hun xn)真空室B磁場電子感應(yīng)加速器是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。共二十四頁 它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場。在磁場中安置一個環(huán)形真空管道作為電子運行的軌道。當(dāng)磁場發(fā)生變化時，就會沿管道方向(fngxing)產(chǎn)生感應(yīng)電場。射入其中的電子就受到這感應(yīng)電場的持續(xù)作用而被不斷加速。共二十四頁二.電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)中的洛倫茲力和動生電動勢導(dǎo)體切割磁感線也會產(chǎn)生(chnshng)感應(yīng)電動勢,該電動勢產(chǎn)生(chnshng)的機理是什么?導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生(chnshng)的感應(yīng)電動勢的大小與哪些

5、因素有關(guān)?共二十四頁【演示(ynsh)實驗】共二十四頁理論(lln)分析： v_fff共二十四頁 v_+導(dǎo)體兩端(lin dun)產(chǎn)生電勢差動生電動勢動生電動勢是導(dǎo)體中的自由電荷在磁場(cchng)中受到洛侖茲力作用的結(jié)果。f共二十四頁動生電動勢感生(n shn)電動勢特點(tdin)磁場不變，閉合電路的整體或局部在磁場中運動導(dǎo)致回路中磁通量的變化閉合回路的任何部分都不動，空間磁場發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于S的變化引起回路中變化由于B的變化引起回路中變化非靜電力就是洛侖茲力，由洛侖茲力對運動電荷作用而產(chǎn)生電動勢變化磁場在它周圍空間激發(fā)渦旋電場，非靜電力就是感生電場力，由感生電場力對電

6、荷作功而產(chǎn)生電動勢方向的來源非靜電力楞次定律判斷楞次定律或右手定則共二十四頁 例：如圖，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們(t men)的電阻可忽略不計，在M和 P之間接有阻值為R 3.0的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長0.5m，其電阻為r 1.0 ，與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，B0.4T。現(xiàn)使ab以v10ms的速度向右做勻速運動。（1）a b哪點電勢高? a b兩點間的電壓多大？（2）維持a b做勻速運動的外力多大？（3）a b向右運動1m的過程中，外力做的功是多少？電路中產(chǎn)生的熱量是多少？ RBrPMNaQbv（1） a 1.5V（2）0.1

7、N（3）0.1J 0.1J共二十四頁小結(jié)(xioji)感應(yīng)(gnyng)電場:由變化的磁場激發(fā)的電場.感生電動勢:由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為感生電動勢.動生電動勢:由于導(dǎo)體運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.感生電動勢和動生電動勢共二十四頁導(dǎo)體CD在勻強磁場B中以速度V向右運動,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)體一起運動.因此每個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)體向下運動，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷, 導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷結(jié)果使導(dǎo)體上端C的電勢高于下端D的電勢,出現(xiàn)由C指向(zh xin)D的靜電場,此時電場對自由電子的作用力是向上

8、,與洛倫茲力方向相反,當(dāng)二力互相平衡時，兩端便產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電勢差。 LDCX X XX X XX X XX X XX X XVF電F洛【理論(lln)分析】共二十四頁可見,運動的導(dǎo)體CD就是(jish)一個電源,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)電動勢的定義,電動勢等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動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于是(ysh)動生電動勢就是與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致.共二十四頁問題：洛倫茲力總與電荷的運動方向垂直(chuzh).因此,洛倫茲力

9、對電荷不做功.但是動生電動勢又等于洛倫茲力搬運單位正電荷所做的功,兩者是否矛盾？其實并不矛盾運動導(dǎo)體中的自由電子，不僅隨導(dǎo)體以速度v運動，而且還沿導(dǎo)體v做定向運動，正是這個定向運動產(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，它對電子不做功的一個分量是=evB,這個分力對電子做功，產(chǎn)生電動勢的另一個分量是evB，的方向與v方向相反，是阻礙導(dǎo)體運動的，做負(fù)功可以證明兩個分力和所做的功代數(shù)和為零結(jié)果仍然(rngrn)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分量所做的功，通過另一個分量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的能量vFF1F2X X

10、XX X XX X XX X XX X X共二十四頁三.動生電動勢和感生(n shn)電動勢的劃分 在某些情況下只有相對意義.例如在教科書圖4.2-2所示的實驗中,如果在相對于磁棒靜止的參考系內(nèi)觀察，磁棒不動，空間各點的磁場也沒有發(fā)生變化，而線圈在運動(yndng)，線圈內(nèi)的電動勢是動生的但是，如果在相對于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察，則看到由于磁棒運動(yndng)，引起空間磁場變化，因而線圈中的電動勢是感生的在這種情況下，究意把電動勢看作動生的還是感生的，決定于觀察者所在的參考系然而，并不是在任何情況下都能通過參考系的變換把一種電動勢歸結(jié)為另一種電動勢，教科書圖4.2-5所示的實驗就是一例子圖4.2-2圖4.2-5共二十四頁內(nèi)容摘要感生電動勢和動生電動勢。穿過閉合回路磁通量發(fā)生了變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。一.電磁感應(yīng)中的感生電場和感生電動勢。變化的磁場在閉合電路(bhdinl)中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢. 哪一種作用扮演了非靜電力的角色。感生電場方向就是感應(yīng)電流方向,判斷方法:楞次定律。產(chǎn)生感生電動勢的導(dǎo)體就是電源,其電路就是內(nèi)電路,當(dāng)它與