电磁感应定律和电动势.ppt

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1、(补充补充)电源电源 电动势（电动势（P239）非静电力非静电力非静电场强：非静电场强：AB初始时初始时:稳定电压稳定电压UAB导线连导线连AB时时UAB=0+q+q+q q电源电源:提供非静电力的装置提供非静电力的装置能不断分离正负电荷能不断分离正负电荷,使正电使正电荷逆静电场力方向运动荷逆静电场力方向运动.要维持稳定电压要维持稳定电压UAB第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律 电动势电动势 i 大小：大小：规定规定 i 方向方向：在电源内部在电源内部负极负极正极正极定义电源电动势：定义电源电动势：把单位正电荷从电源把单位正电荷从电源“-”极移

2、到极移到“+”极所做极所做的功的功或：或：把单位负电荷从电源把单位负电荷从电源“+”极移到极移到“-”极所做极所做的功的功结论结论:若回路中出现电流若回路中出现电流,则表明回路中有电动势存在则表明回路中有电动势存在感应电流感应电流 闭合回路闭合回路变化变化产生产生若回路中出现电流若回路中出现电流,则表明回路中有电动势存在则表明回路中有电动势存在感应电动势感应电动势 动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势P298(8-1a)P301只适用于闭合回路只适用于闭合回路一、动生电动势（导线一、动生电动势（导线OP内有自由电子）内有自由电子）+洛仑兹力洛仑兹力非静电场强：非静电场强：提供非静电力提供非

3、静电力OP8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势:把把-e从电源从电源“+”极移到极移到“-”极的力极的力P302(8-4)注注1：计算动生电动势的一般方法：计算动生电动势的一般方法2、大小：、大小：1、方向：沿、方向：沿 方向方向 建立适当坐标系；建立适当坐标系；在运动导体上任取一线元在运动导体上任取一线元 ，确定，确定 处的处的 的方向及的方向及 的方向；的方向；写出写出 两端的元动生电动势的大小：两端的元动生电动势的大小：求求ab两端的总电动势的大小两端的总电动势的大小注注2：动生电动势是动生电动势是瞬时量瞬时量，求动生电动势时一定是，求动生电动势时一定是对应对应某一时刻某

4、一时刻、某一位置某一位置.均匀磁场均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场计计算算动动生生电电动动势势分分 类类方方 法法平动平动转动转动平动平动1 直导线平动直导线平动求求:+La一、均匀磁场一、均匀磁场 平动平动解：解：ab动生电动势方向：沿动生电动势方向：沿 方向方向,即即a bab作辅助线，形成闭合回路作辅助线，形成闭合回路P端电势高端电势高动生电动势方向动生电动势方向:，即：，即：3 半圆形金属导线半圆形金属导线 平动平动 (P330:8-10)解：解：ROP2 闭合线圈平动闭合线圈平动二、二、均匀磁场均匀磁场 转动转动 例例1 如图，长为如图，长为L的铜棒在磁感应强度为的铜棒在磁感应强度为 的

5、均匀磁的均匀磁场中，以角速度场中，以角速度 绕绕O轴转动轴转动.求：棒中动生电动势的大小和方向求：棒中动生电动势的大小和方向.解：解：方向方向OP取微元取微元求大小：求大小：要求：旋转平面要求：旋转平面 磁场磁场OPL/32L/3ACO例例2 已知已知,求求UACAOCA端电势比端电势比C端高端高 类似类似 P330:8-11 OPA方向方向作直角三角形作直角三角形OPA构成闭合回路构成闭合回路P端电势高端电势高例例3 已知棒长已知棒长OP=L,.求求OP中的感应电动势中的感应电动势P330:8-12 abclllbc边的边的电动势为电动势为ca边的边的电动势为电动势为金属框的总金属框的总电动

6、势为电动势为如图，等边如图，等边 金属框，边长金属框，边长l，放在均匀，放在均匀 中，中，ab边边/B,当当 绕绕ab边以匀角速度边以匀角速度 转动时，则转动时，则（规定（规定电动势沿电动势沿abca绕为正值）绕为正值）0o xabI解：解：i方向方向:三、非均匀磁场三、非均匀磁场 平动平动定义法定义法例例1 直导线直导线CD，速度，速度 长直电流长直电流I，求动生电动势，求动生电动势.OxP331:8-13方向：顺时针方向：顺时针(t=0)efghIdl1例例2 长直电流长直电流I与矩形线圈与矩形线圈ABCD共面，共面，AD=l1，AB=l2，今使线圈向右以速度今使线圈向右以速度 匀速直线运

7、动，匀速直线运动，t=0时线圈在图示时线圈在图示位置，求此时的电动势位置，求此时的电动势.P331:8-14abIIaOxx i方向方向:例例3 求求CD中的动生电动势中的动生电动势IabMeNOv例例4 半圆环半圆环MeN,长直电流长直电流I，求动生电动势，求动生电动势.方法一方法一:Faraday电磁感应定律（常用于运动的电磁感应定律（常用于运动的曲线曲线）解：方向解：方向:NM作辅助线，形成闭合回路作辅助线，形成闭合回路MeN OM,回路整体向上运动回路整体向上运动(MON求解见求解见例题例题1)IabMeNOv 方法二方法二:定义法定义法r方向方向:NM在在MN上任取上任取 ，对应角，

8、对应角,位置位置r 实验表明，当磁场变化时，静止导体中也会出实验表明，当磁场变化时，静止导体中也会出现感应电动势现感应电动势-感生电动势感生电动势一、产生感生电动势的非静电力不是一、产生感生电动势的非静电力不是洛仑兹力，洛仑兹力，而是而是感生电场力感生电场力8-2 感生电动势（感生电动势（书书P304）_ Maxwell假设：假设：（书书P305）变化磁场在其周围空间激发涡旋电场或感生电场变化磁场在其周围空间激发涡旋电场或感生电场方向与方向与感应电流感应电流Ii一致，一致，由由 Lenz 定律判定定律判定二二、感生电动势、感生电动势由由Faraday电磁感应定律：电磁感应定律：由变化磁场产生由

9、变化磁场产生，非保守场，非保守场因因果果感生电场（涡旋电场）感生电场（涡旋电场）静电场（库仑场）静电场（库仑场）产生产生原因原因环流环流是否保守场是否保守场电场线电场线 特点特点静止带电体静止带电体变化磁场变化磁场是是否否起自正电荷起自正电荷,止于负电荷，止于负电荷，不闭合不闭合闭合曲线闭合曲线电势概念电势概念有有无无因因果果参参:书书P328问题问题8-250Ex:在感应电场中在感应电场中,电磁感应定律可写成电磁感应定律可写成式中式中 为感应电场的电场强度此式表明：为感应电场的电场强度此式表明：(A)闭合曲线闭合曲线L上上 处处相等处处相等 (B)感应电场是保守力场感应电场是保守力场 (C)

10、感应电场的电场强度线不是闭合曲线感应电场的电场强度线不是闭合曲线 (D)在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念 D Ex:书书P329 习题习题 8-5(A),(B)计算计算感生电动势感生电动势步骤：步骤：再求再求2、大小：、大小：先求出穿过闭合线圈的总磁通量先求出穿过闭合线圈的总磁通量 1、方向：由、方向：由 Lenz 定律判定（顺时针或逆时针）定律判定（顺时针或逆时针）例例例例1 1真空中长直电流真空中长直电流共面矩形线圈共面矩形线圈,已知已知l1,l2,h,求线圈内的感生电动势求线圈内的感生电动势.解解:xO感生电动势感生电动势方向方向:

11、I原原I顺时针顺时针 原原B 感应电流的磁场方向感应电流的磁场方向例例例例2 2 二长直电流二长直电流I,dI/dt=k 0，正方形线圈边长，正方形线圈边长a，求，求线圈内的感应电动势，并判断感应电流方向线圈内的感应电动势，并判断感应电流方向.解：由解：由LenZ定律知，定律知，感应电流方向：顺时针感应电流方向：顺时针IIaaaaxdxOx建如图坐标系，任取面元建如图坐标系，任取面元dS=a dx IIaaaa线圈内的感应电动势线圈内的感应电动势涡流涡流（书（书P308):大块导体处在变化的磁场中时大块导体处在变化的磁场中时,在大块导体中也会在大块导体中也会激起旋涡状的感应电流激起旋涡状的感应电流,称为称为涡流涡流.