第五节电磁感应现象的两类情况.ppt

一、感应电动势产生的两种机制 1. 因感而生——感生电场和感生电动势 思考： ①什么是电源？什么是电动势？ 电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。 如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值叫做电源的电动势。 用E表示电动势，则： 一、感应电动势产生的两种机制 1. 因感而生——感生电场和感生电动势 思考： ②一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,闭合电路内产生了感应电动势.这种情况下,哪一种作用力扮演了非静电力的角色? 磁场变强 一、感应电动势产生的两种机制 1. 因感而生——感生电场和感生电动势 James Clerk Maxwell，1831?1879 英国物理学家，数学家 变化的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫感生电场。 由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势。 感生电场对电荷的作用力提供非静电力。 一、感应电动势产生的两种机制 1. 因感而生——感生电场和感生电动势 理解： ①感生电动势在电路中的作用就是电源,产生感应电动势的电路就是内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电，形成闭合电路。 ②感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因。 ③感生电场的方向同样可由楞次定律判断：内电路中的电流方向就是感应电场的方向。 一、感应电动势产生的两种机制 1. 因感而生——感生电场和感生电动势 一、感应电动势产生的两种机制 2. 因动而生——洛伦兹力和动生电动势 思考： 导体切割磁感线时也会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么? 一、感应电动势产生的两种机制 2. 因动而生——洛伦兹力和动生电动势 由导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的感应电动势称为动生电动势，即： 　　E＝BLvsinθ． 一段导线在做切割磁感应线的运动时相当于电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关。 一、感应电动势产生的两种机制 2. 因动而生——洛伦兹力和动生电动势 深入思考： 自由电荷参与了怎样的运动？ 怎样体现洛伦兹力不做功? 怎样体现安培力是洛伦兹力的宏观表现? 为什么说非静电力与洛伦兹力有关？到底是哪一种作用力扮演了非静电力的角色? 它是如何将其它形式的能转化为电能的? 一、感应电动势产生的两种机制 2. 因动而生——洛伦兹力和动生电动势 分析： 设导体棒中自由电荷是正电荷 动生电动势的产生实质是洛伦兹力沿导体棒方向的分力充当了非静电力。如图所示，假设导体中的自由电荷为正电荷，则洛伦兹力的一个分力F1充当电源的非静电力对导体中的电荷做正功，另一个分力F安阻碍导体棒的运动对导体棒做负功，可以证明这两个分力所做功的代数和为零，结果仍然是洛伦兹力不做功。其中F安对导体棒做 负功，导体棒的动能减小；F1对导体中的电荷做正功（即克服电场力做功），电荷的电势能增大，因此从总体上看，洛伦兹力做功并没有提供能量也没有消耗能量，而只是转化能量即将导体棒的动能转化为电路中的电能。 一、感应电动势产生的两种机制 若某一回路中同时存在磁感应强度的变化和切割磁感线的运动，则有： 小结： 感生电动势： 动生电动势： 　　求解电磁感应中的电路问题的关键是分析清楚哪是内电路，哪是外电路．“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内阻，而其余部分的电路则是外电路． 　　解决此类问题的基本步骤： 　　(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向． 　　(2)画等效电路：感应电流的方向是电源内部的电流方向． 　　(3)运用闭合电路欧姆定律，结合串、并联电路的规律以及电功率的计算公式联立求解． 二、感应电路分析 　　如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ） A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 例1： 磁场变强 答案：AC 　　如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流 通过，下列说法中正确的是（ ） A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 例2： 答案：AB 　　如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求： （1）磁通量变化率，回路的感应电动势； （2）a、b两点间电压Uab 例3： 答案：（1）4V（2）2.4A