§32动生电动势和感生电动势.ppt

§3-2 动生电动势和感生电动势 问题二 洛仑兹力扮演什么角色？ 洛仑兹力起到了传递能量的作用 2.3 感生电动势 涡旋电场 为什么电磁感应炉中的工件会被加热? 为什么电磁灶上铝锅中的水会被加热？ 显然是由于导体中有电流——涡流 问题：工件和铝锅没有相对于磁场运动非静电力显然不是洛仑兹力，推动电荷运动的非静电力又是什么呢？ 实验表明，这种情况下产生的感应电动势完全与导体的种类和性质无关 2.4 电子感应加速器 * * 感应电动势的分类 2.1 动生电动势 自由电子受到的洛仑兹力 非静电力 作用在单位正电荷上的洛伦兹力 动生电动势为 在本图中 故 问题一 洛仑兹力永远不对电荷做功，这里又可以作为非静电力做功产生感应电动势，两者是否有矛盾？ v：棒在磁场中运动速度 u：电子相对于导体的定向运动速度 v+u：电子总速度 F总：电子以速度v+u在磁场中运动 所受洛仑兹力——不做功 对电子做正功 阻碍导体棒运动做负功——安培力 两个力所做的功的代数和为零——洛仑兹力不做功 机械能 电能 热能 通过F 转化为感应电流 外力克服F’做功 例题3 长度为L的一根铜棒，其—端在均匀磁场中以角速度ω旋转，角速度的方向与磁场平行，如图3—16所示。求这根铜棒两端的电势差UBA。设磁场的方向垂直纸面向外。 解：取微元求出一小段再积分 B端电位比A端电位低。两者相差E 例题(补充）一长直导线载有电流旁边有一与它共面的矩形线圈，线圈的长边与直导线平行，矩形线圈的边长分别为a 、b，线圈共有N匝，若线圈以速度v匀速离开直导线，求当矩形线圈与长直导线近的一边相距为x时，线圈中的感应电动势的大小和方向。 方法一 用磁通量变化率求 方向 用楞次定律判定 方法二 用动生电动势求 取ABCDA回路为正 方向：A-B-C-D-A 2.2 交流发电机原理 1、原理 ABCD是一个单匝线圈，它可以绕固定的转轴在磁极N、S所激发的均匀磁场(磁场方向由N指向S)中转动 铜环 避免线圈的两根引线扭绞 通过金属触头与外电路接通 线圈在原动机的带动下，在均匀磁场中匀速转动时、线圈的AB边和CD边切割磁感应线，在线圈中就产生感应电动势 2、感应电动势的计算 整个回路中的感应电动势为 设线圈旋转的角速度为ω，并取线圈平面刚巧处于水平位置时作为计时的零点，则上式中的v和θ分别为 利用穿过线圈磁通量的变化计算上述结果 当线圈处于b的位置时，通过线圈的磁通量为 感应电动势为 说明（1）感应电动势随时间变化的曲线是余弦曲线，这种电动势叫做简谐交变电动势，简称简谐交流电。电动势做一次完全变化所需的时间，叫做交流电的周期，1s内电动势所做完全变化的次数，叫做交流电的频率。 （2）当线圈中形成感应电流时，它在磁场中要受到安培力的作用，其方向阻碍线圈运动。因此，为了继续发电，原动机保待线圈转动必须克服阻力的力矩做功。可见，发电机的功能就是利用电磁感应现象，将机械能转化为电能。 考虑一个固定的回路L，S为以L为边界的曲面。当通过它的磁场发生变化时，在其中产生的感生电动势为 产生感生电动势的非静电力 非静电力 ——涡旋电场 由于回路L固定，磁通量的变化完全由磁感应强度B（或磁矢势A)的变化引起的 涡旋电场的性质 变化的磁场 产生原因 静电荷激发 闭合 电力线 不闭合 性质 保守场 非保守场 有源、无旋场 无源、有旋场 负号 说明E旋的方向与 成左手螺旋 或 恒磁场与涡旋电场都是有旋场，区别？ 恒磁场是右旋场 涡旋电场是左旋场 例题:前题中，I(t) 设 方法一 用 求 方法二 分别求出动生和感生电动势 B(t) —— 感生 线圈移动—— 动生 (P114例题9得出的结论） 小结 非静电力 原理 变化的磁场在空间激发涡旋状的感应电场 电磁铁f=50周的强大交变电流励磁，B交变 B变真空室内感应强大的E旋，E旋随B变化而变化，电流交变一周，B、E旋变化如图 电子枪选择加速时机射入 电子运动方向与磁场配合，使洛仑兹力提供向心力 电子运动方向与涡旋电场方向配合好，使电子不断加速 如图只有第一个1/4周期内被加速 * * *