感生电动势演示文稿.ppt

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1、感生电动势演示文稿现在学习的是第1页，共47页一、上次课内容的复习以及本节内容的引入：一、上次课内容的复习以及本节内容的引入：ABff现在学习的是第2页，共47页现在学习的是第3页，共47页 内容的引入内容的引入（1）感生电动势的成因是什么？）感生电动势的成因是什么？（2）如何计算感生电动势？）如何计算感生电动势？现在学习的是第4页，共47页 二、感生电动势的成因分析：二、感生电动势的成因分析：I I现在学习的是第5页，共47页 非静电力是什么力呢？非静电力是什么力呢？现在学习的是第6页，共47页 是洛仑兹力吗？是洛仑兹力吗？是电场力吗？是电场力吗？变化的磁场的电变化的磁场的电场在其周围激发起

2、具场在其周围激发起具有闭合电场线的电场，有闭合电场线的电场，称为感生电场或涡旋称为感生电场或涡旋电场。电场。感生电场对回路中的自由电荷所施加的作用力就是导致感生电动势产生的非静电力。感生电场对回路中的自由电荷所施加的作用力就是导致感生电动势产生的非静电力。是万有引力吗？是万有引力吗？现在学习的是第7页，共47页 三、感生电场的电场线：三、感生电场的电场线：感生电场的电场感生电场的电场线方向与线方向与 成成左手螺旋关系。左手螺旋关系。现在学习的是第8页，共47页 感生电场的电场感生电场的电场线方向与线方向与 成成左手螺旋关系。左手螺旋关系。现在学习的是第9页，共47页如果用如果用 表示感生电场的

3、场强，则表示感生电场的场强，则 现在学习的是第10页，共47页 强调：曲面强调：曲面S是以是以环路环路L为边界的任为边界的任意曲面意曲面.现在学习的是第11页，共47页问题问题1：没有磁场存在的区域是否存在感生电场？：没有磁场存在的区域是否存在感生电场？不仅是在不仅是在变化的磁场存变化的磁场存在的区域，也在的区域，也包括不存在变包括不存在变化磁场的区域，化磁场的区域，变化的磁场在变化的磁场在整个空间都将整个空间都将激发起感生电激发起感生电场场！现在学习的是第12页，共47页 问题问题2：感生电场的电场线是不是总是同心圆？：感生电场的电场线是不是总是同心圆？横截面横截面为圆的长直为圆的长直螺线管

4、的变螺线管的变化磁场产生化磁场产生的感生电场的感生电场的电场线是的电场线是以螺线管轴以螺线管轴线为圆心的线为圆心的同心圆同心圆现在学习的是第13页，共47页 横截面为矩形的横截面为矩形的长直螺线管的变化磁长直螺线管的变化磁场产生的感生电场的场产生的感生电场的电场线就不是同心圆！电场线就不是同心圆！但是，任何变化磁场但是，任何变化磁场产生的感生电场的电场线产生的感生电场的电场线都是闭合曲线，这也说明都是闭合曲线，这也说明感生电场是有旋场，是非感生电场是有旋场，是非保守力场。保守力场。现在学习的是第14页，共47页 四、对比四、对比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“

5、有头有尾有头有尾”的，的，起于正电荷而终于负电荷起于正电荷而终于负电荷是一组闭合曲线是一组闭合曲线线是线是“无头无尾无头无尾”的的感生电场（涡旋电场）感生电场（涡旋电场）静电场（库仑场）静电场（库仑场）对电荷有作用力对电荷有作用力 对电荷有作用力对电荷有作用力保守力场（无旋场）保守力场（无旋场）非保守力场（有旋场）非保守力场（有旋场）现在学习的是第15页，共47页动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势特特点点磁场不变，闭合回路的磁场不变，闭合回路的整体或局部在磁场中运整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的动导致回路中磁通量的变化变化闭合回路的任何部分都闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生

6、变不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化导致回路中磁通量变化化原原因因由于由于S的变化引起回的变化引起回路中路中 m变化变化非静非静电力电力来源来源感生电场力感生电场力洛仑兹力洛仑兹力由于由于 的变化引起的变化引起回路中回路中 m变化变化现在学习的是第16页，共47页五、感生电动势和感生电场的计算：五、感生电动势和感生电场的计算：2、感生电动势的计算：、感生电动势的计算：1、感生电场的计算：、感生电场的计算：（1）（2）现在学习的是第17页，共47页例题、一半径为例题、一半径为R的长直螺线管中载有变化的电流，的长直螺线管中载有变化的电流，如图所示是在管内产生的匀强磁场的一个横截面，当如图所

7、示是在管内产生的匀强磁场的一个横截面，当磁感应强度的变化率磁感应强度的变化率 以恒定速率增加时，求：以恒定速率增加时，求：（1）管内外的感生电场）管内外的感生电场EK；现在学习的是第18页，共47页现在学习的是第19页，共47页现在学习的是第20页，共47页(2)若有一闭合导体回路若有一闭合导体回路abcda垂直于螺线管中的磁场放置，如垂直于螺线管中的磁场放置，如图所示，其中的图所示，其中的ab、cd是圆心角为是圆心角为/3的圆弧，的圆弧，bc、ad沿着半沿着半径方向，且径方向，且 ，求此导体回路的感生，求此导体回路的感生电动势。电动势。/3现在学习的是第21页，共47页(3)将长为将长为L的

8、导体棒的导体棒ab垂直于磁场放置于螺线管内，如图垂直于磁场放置于螺线管内，如图所示，求棒两端的感生电动势。所示，求棒两端的感生电动势。Lh现在学习的是第22页，共47页练习练习求杆两端的感应电动势的大小和方向求杆两端的感应电动势的大小和方向现在学习的是第23页，共47页求棒两端的感生电动势。求棒两端的感生电动势。L现在学习的是第24页，共47页现在学习的是第25页，共47页练习：圆形回路放置于垂直于纸面向内的磁场中，练习：圆形回路放置于垂直于纸面向内的磁场中，B随时间而减小，则感应电流的方向为：【随时间而减小，则感应电流的方向为：【】现在学习的是第26页，共47页例、如图所示是利用高频感应加热

9、方法加热电例、如图所示是利用高频感应加热方法加热电子管的阳极，用以清除其中气体的子管的阳极，用以清除其中气体的原理示意图。阳极是一个薄壁导体圆柱壳，半径为原理示意图。阳极是一个薄壁导体圆柱壳，半径为r，高为高为h，电阻为，电阻为R，放在匝数为，放在匝数为N、长为、长为L的密绕螺线的密绕螺线管的中部，且管的中部，且Lh，当螺线管中通以交流电，当螺线管中通以交流电I=I0sin t时，求：时，求：（1）阳极中产生的感应电流；）阳极中产生的感应电流；（2）怎样提高感应电流产生的焦耳热；）怎样提高感应电流产生的焦耳热；现在学习的是第27页，共47页通过阳极横截面的磁通量为通过阳极横截面的磁通量为解：解

10、：螺线管内的磁场为：螺线管内的磁场为：阳极管壁中的感生电动势为阳极管壁中的感生电动势为现在学习的是第28页，共47页感应电流感应电流现在学习的是第29页，共47页考察一个周期内感生电流热功率的平均值考察一个周期内感生电流热功率的平均值现在学习的是第30页，共47页 t时间内感应电流产生的焦耳热为：时间内感应电流产生的焦耳热为：现在学习的是第31页，共47页例题、非均匀磁场的磁感应强度例题、非均匀磁场的磁感应强度B沿着沿着Z轴方向，其大小轴方向，其大小沿着沿着X方向线性变化方向线性变化 ，一矩形金属导体线圈，一矩形金属导体线圈ACDFA以速度以速度 沿着沿着X轴方向匀速运动。当轴方向匀速运动。当

11、t=0时，线圈时，线圈的左边恰好在的左边恰好在x=0处，如图所示，求任意时刻处，如图所示，求任意时刻t线圈中的线圈中的感生电动势。感生电动势。FACDab 现在学习的是第32页，共47页FACDab 现在学习的是第33页，共47页 电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的设备，它是电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的设备，它是美国物理学家克斯特美国物理学家克斯特1940年研制成功的。年研制成功的。五五五五.电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器线圈线圈铁芯铁芯电子束电子束环形真空环形真空管管 道道现在学习的是第34页，共47页电子感应加速器全貌电子感应加速器全貌现在学习的

12、是第35页，共47页电子感应加速器的一部分电子感应加速器的一部分现在学习的是第36页，共47页 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。射入其中的电子就受到这感应会沿管道方向产生感应电场。射入其中的电子就受到这感应电场的持续作用而被不断加速。电场的持续作用而被不断加速。电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器现在学习的是第37页，共47页BEK.R环形真空室环形真空室电子轨道电子轨道OBFv现在

13、学习的是第38页，共47页R环形真空室环形真空室电子轨道电子轨道OBFv由洛伦兹力和由洛伦兹力和牛顿第二定律，有牛顿第二定律，有其中，其中，BR为电子轨道所在处的磁感强度为电子轨道所在处的磁感强度.现在学习的是第39页，共47页R环形真空室环形真空室电子轨道电子轨道OBFv现在学习的是第40页，共47页R环形真空室环形真空室电子轨道电子轨道OBFv现在学习的是第41页，共47页一个周期内感生电场的方向一个周期内感生电场的方向 通常选择在第一个四分之一周期内完成对电子的加速过程。我国的交流电是通常选择在第一个四分之一周期内完成对电子的加速过程。我国的交流电是50Hz，1/4周期为周期为1/200

14、秒，为了能在如此短的加速时间里将电子加速很大的速率，一般要用电秒，为了能在如此短的加速时间里将电子加速很大的速率，一般要用电子枪使电子先通过子枪使电子先通过50KV的电压进行预加速，使得电子在的电压进行预加速，使得电子在1/4周期内就可以在圆形轨道上周期内就可以在圆形轨道上转上百万圈，每转一圈都将被感生电场所加速，因此，电子在转上百万圈，每转一圈都将被感生电场所加速，因此，电子在1/4周期内就可获得很高的周期内就可获得很高的速率和能量。速率和能量。由于受到电子因加速而辐射能量的限制，所以，电子感应加速器还不能将电子加速由于受到电子因加速而辐射能量的限制，所以，电子感应加速器还不能将电子加速到极

15、高的能量，一般的小型电子感应加速器可将电子加速到到极高的能量，一般的小型电子感应加速器可将电子加速到105eV，大型的可达到，大型的可达到100MeV，电子的速率可接近光速。，电子的速率可接近光速。现在学习的是第42页，共47页六、六、涡电流（涡流）涡电流（涡流）大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，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，这种电流在金属内部自成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，称为闭合回路，称为涡电流或涡流。涡电流或涡流。铁芯铁芯交交流流电电源源涡流线涡流线现在学习的是第43页，共47页 当大块导体，特别是金属导体处

16、在变化的磁场中时，当大块导体，特别是金属导体处在变化的磁场中时，由于通过金属块的磁通量发生变化，因此在金属块中产生由于通过金属块的磁通量发生变化，因此在金属块中产生感应电动势。而且由于大块金属电阻特别小，所以往往可感应电动势。而且由于大块金属电阻特别小，所以往往可以产生极强的电流，这些电流在金属内部产生的热效应将以产生极强的电流，这些电流在金属内部产生的热效应将非常明显非常明显。请看演示：感应淬火请看演示：感应淬火现在学习的是第44页，共47页现在学习的是第45页，共47页 高频感应炉：高频感应炉：利用金属块利用金属块中产生的涡流所发出的热量使中产生的涡流所发出的热量使金属块熔化。具有加热速度

17、快、金属块熔化。具有加热速度快、温度均匀、易控制、材料不受温度均匀、易控制、材料不受污染等优点。污染等优点。阻尼摆：阻尼摆：在一些电磁仪表中，常利用电磁阻尼使在一些电磁仪表中，常利用电磁阻尼使摆动的指针迅速地停止在平衡位置上。电镀表中的制摆动的指针迅速地停止在平衡位置上。电镀表中的制动铝盘，也利用了电磁阻尼效应。电气火车的电磁制动铝盘，也利用了电磁阻尼效应。电气火车的电磁制动器等也都是根据电磁阻尼的原理设计的。动器等也都是根据电磁阻尼的原理设计的。现在学习的是第46页，共47页趋肤效应趋肤效应(skin effect)当当交交变变电电流流通通过过导导线线时时，电电流流密密度度在在导导线线横横截

18、截面面上上的的分分布布是是不不均均匀匀的的，并并随随着着电电流流变变化化频频率率的的升升高高，电电流流将将越越来来越越集集中中于于导导线线的的表表面面附附近近，导导线线内内部部的的电流却越来越小的现象称为电流却越来越小的现象称为趋肤效应。趋肤效应。引起趋肤效应的原因就是引起趋肤效应的原因就是涡流涡流。涡涡流流i的的方方向向在在导导体体内内部部总总与与电电流流I变变化化趋趋势势相相反反，阻阻碍碍I变变化化，在在导导体体表表面面附附近近，却却与与I变变化化趋趋势势相相同同。交交变变电电流流不不易易在在导导体体内内部部流流动动，而而易易于于在在导导体体表表面面附附近近流流动动，形成趋肤效应。形成趋肤效应。I B i i现在学习的是第47页，共47页