2021-2022学年高二物理竞赛课件：动生电动势和感生电动势.pptx

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1、动生电动势和感生电动势根据引起磁通量变化原因的不同，将根据引起磁通量变化原因的不同，将感应电动势感应电动势分为两类：分为两类：1、动生动生电动势：电动势：磁场不随时间而改变，磁场不随时间而改变，导体在磁场中运动，导体在磁场中运动，或者或者导体回路面积变化、取向变化导体回路面积变化、取向变化;2、感生感生电动势：电动势：导体回路或导体不动，导体回路或导体不动，磁场磁场随时间而改变随时间而改变.一、一、动生电动势动生电动势 2、动生电动势的产生机制、动生电动势的产生机制(以金属导体为例以金属导体为例)1)运动导体中的自由电子受到磁场的洛伦兹力作用运动导体中的自由电子受到磁场的洛伦兹力作用2)运动导

2、体的两端出现电荷后，运动导体的两端出现电荷后，使导体内形成强度为使导体内形成强度为 的电场的电场3）平衡时平衡时:4）形成动生电动势的实质形成动生电动势的实质:洛伦兹力洛伦兹力是是 形成动生电动势的形成动生电动势的非静电力非静电力。1、动生电动势、动生电动势：磁场不随时间而改变，导体在磁场中运动，磁场不随时间而改变，导体在磁场中运动，或者导体回路面积变化、取向变化所产生的感应电动势或者导体回路面积变化、取向变化所产生的感应电动势。-+1）非静电场场强非静电场场强3、动生电动势的计算、动生电动势的计算2 2）计算动生电动势的一般步骤计算动生电动势的一般步骤（1）规定一积分路线的方向 ；（2）任取

3、一线元矢量 ，考察该处的 和 ，该处该处的非静电场场强为：的非静电场场强为：计算该线元运动时产生计算该线元运动时产生的电动势：的电动势：（3）计算该导线运动时产生的动生电动势电动势方向与积分路线方向相同电动势方向与积分路线方向相反 例例 :一长度为一长度为L的金属杆的金属杆ab在均匀磁场在均匀磁场 中绕平行于磁场方向中绕平行于磁场方向 的定轴的定轴OO转动，已知杆的角速度为转动，已知杆的角速度为 ，杆相对于磁场，杆相对于磁场 的方位角为的方位角为，求金属杆中的动生电动势。，求金属杆中的动生电动势。OOwB qL 例例 一长度为一长度为L的的ab在均匀磁场在均匀磁场 中绕平行于磁场方向中绕平行于

4、磁场方向 的定轴的定轴OO转动，已知杆的角速度为转动，已知杆的角速度为 ，杆相对于磁场，杆相对于磁场 的方位角为的方位角为，求金属杆中的动生电动势。，求金属杆中的动生电动势。OOB q选 方向为积分路线距a点为l 处取一线元矢量，该处该处的非静电场场强为：的非静电场场强为：该线元运动时产生该线元运动时产生的电动势：的电动势：该金属杆运动时产生的动生电动势：解：解：电动势方向:b点电势高w 例例 一通有稳恒电流一通有稳恒电流 I 的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为L的的 金属棒，金属棒绕其一端金属棒，金属棒绕其一端O顺时针匀速转动，转动角速度为顺时针匀速

5、转动，转动角速度为 ，O点至导线的垂直距离为点至导线的垂直距离为a，求：求：1)当金属棒转至与长直导线平行，如图中当金属棒转至与长直导线平行，如图中OM位置时，位置时，金属棒内感应电动势的大小和方向；金属棒内感应电动势的大小和方向；2)当金属棒转至与长直导线垂直，如图中当金属棒转至与长直导线垂直，如图中ON位置时，位置时，金属棒内感应电动势的大小和方向。金属棒内感应电动势的大小和方向。IOMN 例例:一通有稳恒电流一通有稳恒电流 I 的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为L的的 金属棒，金属棒绕其一端金属棒，金属棒绕其一端O顺时针匀速转动，转动角速度为顺时

6、针匀速转动，转动角速度为 ，O点至导线的垂直距离为点至导线的垂直距离为a，求：求：1)当金属棒转至与长直导线平行，如图中当金属棒转至与长直导线平行，如图中OM位置时，位置时，金属棒内感应电动势的大小和方向；金属棒内感应电动势的大小和方向；IOM选 方向为积分路线距O点为l 处取一线元矢量，该处该处的非静电场场强为：的非静电场场强为：该线元运动时产生该线元运动时产生的电动势：的电动势：解：解：1)金属棒金属棒所所在处的磁感应强度为：在处的磁感应强度为：方向方向 例例 一通有稳恒电流一通有稳恒电流 I 的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为L的的 金属棒，金属

7、棒绕其一端金属棒，金属棒绕其一端O顺时针匀速转动，转动角速度为顺时针匀速转动，转动角速度为 ，O点至导线的垂直距离为点至导线的垂直距离为a，求：求：1)当金属棒转至与长直导线平行，如图中当金属棒转至与长直导线平行，如图中OM位置时，位置时，金属棒内感应电动势的大小和方向；金属棒内感应电动势的大小和方向；IOM解：解：1)则金属棒转至OM位置时，产生的动生电动势：电动势方向:M点电势高 例例 :一通有稳恒电流一通有稳恒电流 I 的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为L的的 金属棒，金属棒绕其一端金属棒，金属棒绕其一端O顺时针匀速转动，转动角速度为顺时针匀速转

8、动，转动角速度为 ，O点至导线的垂直距离为点至导线的垂直距离为a，求：求：2)当金属棒转至与长直导线垂直，如图中当金属棒转至与长直导线垂直，如图中ON位置时，位置时，金属棒内感应电动势的大小和方向。金属棒内感应电动势的大小和方向。ION选 方向为坐标系Ox距O点为x 处取一线元矢量，该处该处的非静电场场强为：的非静电场场强为：该线元运动时产生该线元运动时产生的电动势：的电动势：解：解：2)x处的磁感应强度为：处的磁感应强度为：方向方向 例例 :一通有稳恒电流一通有稳恒电流 I 的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为的无限长直导线，导线旁共面放有一长度为L的的 金属棒，金属棒绕其一端金属棒，金属

9、棒绕其一端O顺时针匀速转动，转动角速度为顺时针匀速转动，转动角速度为 ，O点至导线的垂直距离为点至导线的垂直距离为a，求：求：2)当金属棒转至与长直导线垂直，如图中当金属棒转至与长直导线垂直，如图中ON位置时，位置时，金属棒内感应电动势的大小和方向。金属棒内感应电动势的大小和方向。解：解：2)ION则金属棒转至ON位置时，产生的动生电动势：电动势方向:N点电势高产生感生电动势的非静电力？产生感生电动势的非静电力？E感感1、感生感生电动势：电动势：导体回路或导体不动，导体回路或导体不动，由于磁场变化而由于磁场变化而 产生的感应电动势产生的感应电动势.B(t)回路回路2、感生电场感生电场 1861年，麦克斯韦假设：年，麦克斯韦假设：变化磁场在其周围激发一种变化磁场在其周围激发一种电场电场，感生电场（涡旋电场）感生电场（涡旋电场）问题：是不是洛伦兹力？感生电流的产生就是这一电场感生电流的产生就是这一电场作用于导体中的自由电荷的结果。作用于导体中的自由电荷的结果。感生感生电场电场根据电动势的定义：根据电动势的定义：法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律：E感感B(t)回路回路与 的关系：与 成左手螺旋关系B随时间增加B随时间减小