感生电动势和动生电动势 (2).ppt

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1、关于感生电动势和动生电动势(2)现在学习的是第1页，共26页动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势电动势电动势非静电力非静电力动生电动势动生电动势非静电力非静电力G?一、一、动生电动势动生电动势变，产生的感应电动势为变，产生的感应电动势为动生电动势，动生电动势，变，产生的感应电动势为变，产生的感应电动势为感生电动势。感生电动势。现在学习的是第2页，共26页+动生电动势的成因动生电动势的成因导线内每个自由电子导线内每个自由电子受到的洛仑兹力为受到的洛仑兹力为非静电力非静电力它驱使电子沿导线由它驱使电子沿导线由a向向b移动。移动。由于洛仑兹力的作用使由于洛仑兹力的作用使 b 端出现过剩负电荷

2、，端出现过剩负电荷，a 端出现过剩正电荷端出现过剩正电荷。a 端电势高，端电势高，b 端电势低端电势低。现在学习的是第3页，共26页+电子受的静电力电子受的静电力 平衡时：平衡时：此时电荷积累停止，此时电荷积累停止，两端形成稳定的电势差。两端形成稳定的电势差。洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因.在导线内部产生静电场在导线内部产生静电场方向方向。现在学习的是第4页，共26页由电动势定义由电动势定义:运动导线运动导线ab产生的动生电动势为产生的动生电动势为:动生电动势的一般公式动生电动势的一般公式非静电力非静电力为非静电场强为非静电场强:定义定义现在学习的是第5页

3、，共26页一一 般般 情情 况况导线是曲线导线是曲线,磁场为非均匀场。磁场为非均匀场。整个导线整个导线 上的动生电动势上的动生电动势导线上各长度元导线上各长度元 上的速度上的速度 各不相同各不相同,计计计计算算算算动动动动生生生生电电电电动动动动势势势势方方方方 法法法法现在学习的是第6页，共26页例例1 已知已知:求求:+La均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场 平动平动平动平动解：解：现在学习的是第7页，共26页+La典型结论典型结论特例特例+现在学习的是第8页，共26页闭合线圈平动闭合线圈平动均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场 平动平动平动平动闭合线圈平动闭合线圈平动直导线平动直导线平动现在学

4、习的是第9页，共26页有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。力线运动。求：动生电动势。求：动生电动势。+R例例2已知：已知：作辅助线，形成闭合回路。作辅助线，形成闭合回路。方向：方向：方法一方法一解：解：现在学习的是第10页，共26页有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。力线运动。求：动生电动势。求：动生电动势。+R例例2已知：已知：d 方法二方法二方向：方向：解：解：现在学习的是第11页，共26页均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场 转动转动转动转动例例3 如图，长为如图，长为L的铜棒在磁感应强度为的

5、铜棒在磁感应强度为的均匀磁场中，以角速度的均匀磁场中，以角速度绕绕O轴转动。轴转动。求求：棒中感应电动势的大小和方向。：棒中感应电动势的大小和方向。解：解：取微元取微元方向方向现在学习的是第12页，共26页 例例4 一直导线一直导线CD在一无限长直电流磁场中作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。切割磁力线运动。求：动生电动势。abIl解：解：方向方向非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场 现在学习的是第13页，共26页二感生电动势二感生电动势当回路当回路 1中电流发生中电流发生变化时，在回路变化时，在回路 2中中出现感应电动势。出现感应电动势。G12Rm电磁感应电磁感应

6、非静电力非静电力非静电力非静电力感生电动势感生电动势洛仑兹力洛仑兹力动生电动势动生电动势？现在学习的是第14页，共26页_ 关于电荷所受的力关于电荷所受的力_ 麦克斯韦假设：麦克斯韦假设：变化的磁场变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，称为称为有旋电场有旋电场或或感生电场感生电场。这种电场对电荷有作用力。这种电场对电荷有作用力。电荷电荷其他电荷激发的电场其他电荷激发的电场运动电荷运动电荷磁场磁场 变化的磁场中的电荷受到的力变化的磁场中的电荷受到的力既非洛仑兹力也非库仑力既非洛仑兹力也非库仑力库仑力库仑力洛仑兹力洛仑兹力？现在学习的是第15页，共26页

7、由法拉第电磁感应定律：由法拉第电磁感应定律：_ 由电动势的定义：由电动势的定义：线积分的方向应与线积分的方向应与 正方向成右手螺旋关系正方向成右手螺旋关系非静电力非静电力感生电动势感生电动势感生电场力感生电场力现在学习的是第16页，共26页1.此式反映变化磁场和感生电场的相互关系，此式反映变化磁场和感生电场的相互关系，即感生电场是由变化的磁场产生的。即感生电场是由变化的磁场产生的。3、S 是以是以 L 为边界的任一曲面。为边界的任一曲面。讨论讨论2、这是电磁场基本方程之一。这是电磁场基本方程之一。的法线方向应选与曲线的法线方向应选与曲线 L的积分方向成右手螺旋关系的积分方向成右手螺旋关系.4、

8、某一段细导线内的感生电动势、某一段细导线内的感生电动势现在学习的是第17页，共26页与与构成左旋关系。构成左旋关系。5、现在学习的是第18页，共26页 是有旋场是有旋场不能引入电势概念不能引入电势概念感生电场（有旋电场）感生电场（有旋电场）由静止电荷产生由静止电荷产生由变化磁场产生由变化磁场产生线是线是“有头有尾有头有尾”的，的，是一组闭合曲线是一组闭合曲线静电场（库仑场）静电场（库仑场）是保守场（无旋场）可是保守场（无旋场）可以引入电势概念以引入电势概念起于正电荷而终于负电荷起于正电荷而终于负电荷线是线是“无头无尾无头无尾”的的现在学习的是第19页，共26页动生电动势动生电动势感生电动势感生

9、电动势特特点点磁场不变，闭合电路的整体或磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化磁通量的变化闭合回路的任何部分都不动，闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化磁通量变化原原因因由于由于B的变化引起的变化引起回路中回路中 变化变化非静电力即洛仑兹力，由非静电力即洛仑兹力，由洛仑兹力对运动电荷作用洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势而产生电动势变化磁场在它周围空间激发感生变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力即感生电场力，电场，非静电力即感生电场力，由感生电场力对电荷作用而产生由感生电场力对电荷作用

10、而产生电动势电动势结结论论其方向由其方向由的积分方向决定的积分方向决定沿沿的的来来源源非非静静电电力力由于由于S、的变化的变化引起回路中引起回路中 变化变化其方向由其方向由的积分方向决定的积分方向决定沿沿现在学习的是第20页，共26页三三.涡电流（涡流）涡电流（涡流）1.涡电流的概念涡电流的概念 大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为内部自成闭合回路，称为涡电流涡电流或或涡流涡流。铁芯铁芯交交流流电电源源涡流线涡流线铁铁 芯芯中中的的 涡涡电电

11、流流现在学习的是第21页，共26页涡电流的热效应涡电流的热效应利利2）家用）家用电磁灶电磁灶微波炉微波炉工频炉工频炉中频炉中频炉高频炉高频炉及特种合金及特种合金1）冶炼难熔金属）冶炼难熔金属弊弊增加能耗增加能耗热效应过强热效应过强-温度过高温度过高-易破坏绝缘易破坏绝缘-造成事故造成事故减少涡流的途径减少涡流的途径1）选择高阻值材料）选择高阻值材料（电机变压器的铁芯（电机变压器的铁芯材料是硅钢而非铁）材料是硅钢而非铁）2）多片铁芯组合）多片铁芯组合3、电磁阻尼、电磁阻尼现在学习的是第22页，共26页四、感生电场的计算四、感生电场的计算例例1：局限于半径：局限于半径 R 的圆柱形空间内分布有均匀

12、磁场，的圆柱形空间内分布有均匀磁场，方向如图。磁场的变化率方向如图。磁场的变化率求：求：圆柱内的圆柱内的 分布。分布。方向：逆时针方向方向：逆时针方向解：解：感生电场线为同心圆，设顺感生电场线为同心圆，设顺时针为正向时针为正向现在学习的是第23页，共26页例例例例2 OM、ON及及MN为金为金属导线，属导线，MN以速度以速度v 运动，运动，并保持与上述两导线接触。并保持与上述两导线接触。磁场是不均匀的，且：磁场是不均匀的，且：导体导体MN在在时，时，0t=0 x=xy0MN求：求：讨论讨论负号表示负号表示与与反号，反号，由此可据由此可据来确定来确定的方向。的方向。的正负的正负现在学习的是第24页，共26页动生动生感生感生现在学习的是第25页，共26页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第26页，共26页