動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(演示文稿)

大學(xué)物理電子教案動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1+++---+一、上次課內(nèi)容的復(fù)習(xí)及新內(nèi)容的引入：

電動(dòng)勢(shì)的定義：將單位正電荷從電源負(fù)極通過電源內(nèi)部搬運(yùn)到電源正極時(shí)非靜電力所做的功.電動(dòng)勢(shì)：2當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值.法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第3

1、導(dǎo)致穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化機(jī)制有哪些呢？新內(nèi)容的引入2、為什么磁通量變化就可以導(dǎo)致感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生呢？其中的非靜電力是什么力呢？45

從前面的演示可以看出：當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，線圈附近的磁場(chǎng)越來越強(qiáng)，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量越來越大，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，線圈附近的磁場(chǎng)越來越弱，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量越來越小，同樣在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

無論是磁鐵靠近還是遠(yuǎn)離線圈，線圈磁通量的變化都是由于磁鐵的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致線圈附近的磁場(chǎng)變化而引起的，我們通常將由于磁場(chǎng)的變化而在導(dǎo)體或?qū)w回路中所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì)。

感生電動(dòng)勢(shì)67

從前面的演示可以看出：當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路包圍的面積越來越大，穿過回路的磁通量越來越大，從而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路包圍的面積越來越小，穿過回路的磁通量越來越小，同樣也在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

無論導(dǎo)體棒向右還是向左運(yùn)動(dòng)，回路磁通量的變化都是由于導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)而引起的，我們通常將由于導(dǎo)體或?qū)w回路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)8課堂練習(xí)：1、判斷下面情形中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是感生電動(dòng)勢(shì)還是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)？感生電動(dòng)勢(shì)9課堂練習(xí)：2、判斷下面情形中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是感生電動(dòng)勢(shì)還是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)？動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)10課堂練習(xí)：3、判斷下面情形中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是感生電動(dòng)勢(shì)還是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)？感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)兼而有之11××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的成因分析：AB12××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ABffＦ++－－13××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB++－－

由于金屬導(dǎo)軌將導(dǎo)體棒AB兩端連接起來了，這樣在金屬導(dǎo)軌中將出現(xiàn)沿著ACB方向的電場(chǎng)，金屬中的自由電子在電場(chǎng)力作用下沿著BCA方向定向運(yùn)動(dòng)，形成沿著ACB方向的電流。

如果自由電子運(yùn)動(dòng)至導(dǎo)體棒A端就終止，那末，導(dǎo)體棒兩端累積的電荷就會(huì)迅速中和，兩端的電勢(shì)差就會(huì)迅速等于零，在回路中只能產(chǎn)生瞬間的電流。那末，怎樣才能使回路中形成持續(xù)的電流呢？14××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB++－－fＦ

隨著電子定向運(yùn)動(dòng)到A端，使兩端累積的電荷減少，電場(chǎng)減弱，導(dǎo)體棒中的電子所受的電場(chǎng)力減小，向下的洛侖茲力將大于向上的電場(chǎng)力，在洛侖茲力的作用下，電子將會(huì)克服電場(chǎng)力繼續(xù)從A端通過導(dǎo)體棒回到B端，從而保持兩端有穩(wěn)定的電荷累積，保持穩(wěn)定的電勢(shì)差。15

通過以上分析不難看出：對(duì)于整個(gè)回路而言，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒AB就相當(dāng)于一個(gè)具有一定電動(dòng)勢(shì)的電源，A端相當(dāng)于電源的正極，B端相當(dāng)于電源的負(fù)極；不斷地將電子從電源A端通過電源內(nèi)部搬運(yùn)到電源B端從而使導(dǎo)體棒兩端保持穩(wěn)定電勢(shì)差的洛侖茲力就是此電源的非靜電力，即動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力?！痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢罙BＣ16三、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式：××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB17××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××Ｃ

我們通常將電源內(nèi)部電勢(shì)升高的方向，或者從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部至電源正極的方向規(guī)定為電動(dòng)勢(shì)的方向。AB如圖所示的向右運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒AB中動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向就是從B指向A的方向。18整個(gè)閉合導(dǎo)體回路L在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則L19討論（1）洛侖茲力是否做功？××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB20××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB對(duì)電子做正功！21××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB對(duì)電子做負(fù)功！22××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB總洛侖茲力與總速度垂直，不做功！23××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB討論（2）回路中的電能從何而來？外力克服安培力所做的功轉(zhuǎn)化為回路中的電能！24四、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算：思路：2、整個(gè)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線L上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為：1、在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線上取一段長(zhǎng)度元，并規(guī)定的取向，寫出長(zhǎng)度元上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)3、如果計(jì)算結(jié)果為正，表明動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向與的取向相同；如果計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則表明動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向與的取向相反。注意：在電源內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)的方向是從低電勢(shì)位指向高電勢(shì)位的方向！25例、AB和BC為兩段導(dǎo)線，長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，在B處相接成角，若使導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中以速度向上勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向內(nèi)，則A、C兩端的電勢(shì)差為多少？哪端電勢(shì)高？BCA26AB先算AB段導(dǎo)線負(fù)號(hào)表明電動(dòng)勢(shì)的方向與的取向相反，即由BA，A端電勢(shì)高，B端電勢(shì)低。27CB再算BC段導(dǎo)線負(fù)號(hào)表明電動(dòng)勢(shì)的方向與的取向相反，即由CB，B端電勢(shì)高，C端電勢(shì)低。-28ABC29例：如圖所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)導(dǎo)體棒OA繞O點(diǎn)以角速度在豎直平面內(nèi)內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻磁場(chǎng)垂直于豎直平面向內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求該導(dǎo)體棒的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，并判斷哪一端的電勢(shì)高？OA30OA負(fù)號(hào)表明電動(dòng)勢(shì)的方向與的取向相反，即由AO，O端電勢(shì)高，A端電勢(shì)低。31例、如圖所示，直角三角形金屬框架abc放置于均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)B平行于bc邊，ab邊的長(zhǎng)度為l，ac邊的長(zhǎng)度為d。當(dāng)金屬框架繞bc邊以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求abc回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Va－Vc。bacB32整個(gè)回路OACO的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，這表明OA段的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與OCA段的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相互抵消，即OA段的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與OCA段的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相等，此時(shí)相當(dāng)于兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)相等的電源并聯(lián)。OAC33例:半徑為R的半圓形導(dǎo)線以速度向右平移，求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。OCA方向：ACO34例:任意形狀的導(dǎo)線以速度向右平移，求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。CAL方向：CA35例：求AB導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。IadAB36IadABO方向：BAB端電勢(shì)高，A端電勢(shì)低！37例：求AB導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。IadAB38例：求AB導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。IadAB39例、無限長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流Ｉ，矩形線圈與之共面，尺寸和t=0時(shí)刻的位置如圖所示，如果矩形線圈以速度勻速向上運(yùn)動(dòng)，求任意時(shí)刻t矩形線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。40bc邊和ad產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相互抵消，整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零。41例、無限長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流Ｉ，矩形線圈與之共面，尺寸和t=0時(shí)刻的位置如圖所示，如果矩形線圈以速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，求任意時(shí)刻t矩形線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。4243例：求AB導(dǎo)線的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。IdABa