4动生电动势和感生电动势.pptVIP

* 14-3 动生电动势和感生电动势 磁通量是磁感应强度对某曲面S的面积分。引起磁通量变化的原因有两种： 1．磁场不变，回路全部或局部在稳恒磁场中运动——动生电动势 2．回路不动，磁场随时间变化——感生电动势 当上述两种情况同时存在时，则同时存在动生电动势与感生电动势。 1、从运动导线切割磁场线导出动生电动势公式 等于导线单位时间切割磁场线的条数。 2、从运动电荷在磁场中所受的洛仑兹力导出动生电动势公式 一、动生电动势 均匀磁场 3、动生电动势产生过程中的能量转换 每个电子受的洛仑兹力 洛仑兹力对电子做功的代数和为零 对电子做正功 反抗外力做功 结论：洛仑兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量，即外力克服洛仑兹力的一个分量 f⊥所做的功，通过另一个分量 f//转换为动生电流的能量。实质上表示能量的转换和守恒。 4、动生电动势的计算 闭合导体回路 不闭合回路 例1：一根长度为L的铜棒，在磁感应强度为B的均匀的磁场中，以角速度w 在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端O作匀速运动，试求铜棒两端之间产生的感应电动势的大小。 解法2：用法拉第电磁感应定律 解法1：按定义式解 例2：法拉第电机，设铜盘的半径为 R，角 速度为?。求盘上沿半径方向产生的电动势。 解:法拉第电机可视为无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上，即为并联，因此其电动势类似于一根铜棒绕其一端旋转产生的电动势。 二、感生电动势 由于磁场的变化而在回路中产生的感应电动势称为感生电动势. 1、感生电动势 2、感生电场 变化的磁场在其周围空间激发的一种能够产生感生电动势的电场，这种电场叫做感生电场，或涡旋电场。 3、感生电场与变化磁场的关系 电源电动势的定义 电磁感应定律 感生电场的电场线是无头无尾的闭合曲线，所以又叫涡旋电场。 感生电场和磁感应强度的变化连在一起。变化的磁场和它所激发的感生电场，在方向上满足反右手螺旋关系——左手螺旋关系。 感生电场与静电场相比 相同处： 对电荷都有作用力。 若有导体存在都 能形成电流 不相同处： 涡旋电场不是由电荷激发， 是由变化磁场激发。 涡旋电场电场线不是有头有尾， 是闭合曲线。 4、说明： k 5、感生电动势的计算： 例1．设空间有磁场存在的圆柱形区域的半径为R=5cm，磁感应强度对时间的变化率为dB/dt=0.2T/s，试计算离开轴线的距离r等于2cm、5cm及10cm处的涡旋电场。 解：如图所示，以为半径r作一圆形闭合回路L，根据磁场分布的轴对称性和感生电场的电场线呈闭合曲线特点，可知回路上感生电场的电场线处在垂直于轴线的平面内，它们是以轴为圆心的一系列同心圆，同一同心圆上任一点的感生电场的Ek大小相等，并且方向必然与回路相切。于是沿L取Ek的线积分，有： 若rR，则 故本题的结果为： r=2cm时 r=5cm时， r=10cm时 若r≥R，则 三、电子感应加速器 原理：在电磁铁的两磁极间放一个真空室，电磁铁是由交流电来激磁的。 当磁场发生变化时，两极间任意闭合回路的磁通发生变化，激起感生电场，电子在感生电场的作用下被加速，电子在Lorentz力作用下将在环形室内沿圆周轨道运动。 轨道环内的磁场等于它围绕面积内磁场平均值的一半。 只在第一个1/4周 期内对电子加速 *