2、动生和感生电动势.ppt

真空无按触加热 ~ 接抽真空设备 电磁阻尼 当铝片摆动时，穿过运动铝片的磁通量是变化的，铝片内将产生涡流。 根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。因此铝片的摆动会受到阻滞而停止，这就是电磁阻尼。 电磁仪表中使用的阻尼装置 电气火车中的电磁制动器 应用 * 将前一原因产生的感应电动势称为动生电动势， 而后一原因产生的感应电动势称为感生电动势。 根据法拉第电磁感应定律，只要穿过回路的磁通量发生了变化，回路中就会有感应电动势产生。 引起磁通量变化的原因不外乎两条： 其一是 磁场不变，回路相对于磁场有运动； 其二是 回路在磁场中虽无相对运动，但是磁场 在空间的分布随时间变化。 12.2 动生电动势与感生电动势 根据引起回路中磁通量变化的原因，将感应电动势分为动生电动势和感生电动势，这仅仅是一种表观区分。 产生感生电动势的机制甚至与磁场空间中是否放置了导体无关，只要磁场随时间变化。 产生动生电动势的机制与导体是否构成回路无关（不构成回路就无法确定磁通量），只要导体与观察者所在参照系中的磁场有相对运动； 实际上，产生感应电动势有两种不同的机制。 本质上，产生两种电动势的非静电场力不相同。 1. 动生电动势的非静电场力 一、动生电动势（motional emf） 我们不禁要问：动生电动势的物理机制到底是什么 ? 动生电动势是由于导体或导体回路在磁场中运动而产生的电动势。 产生动生电动势的非静电场力是什么力 ? + + + + + 导体杆内每个自由电子受到的洛仑兹力为 洛仑兹力驱使电子沿导线由 a 向 b 移动。 由于洛仑兹力的作用使 b 端出现过剩负电荷， a 端出现过剩正电荷 。 电子同时受到电场力作用 平衡时 此时电荷积累停止，ab两端形成稳定的电势差，如同一节电源，在导体回路中建立感生电流。 可见洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因 方向 a ? b 在导线内部产生电场 + + + + + 对应的非静电场强 由电动势定义 运动导线ab产生的动生电动势为 作为电源的这段运动导体杆，其中的非静电力当然就是洛仑兹力了。 非静电力 均匀磁场 非均匀磁场 计算动生电动势 分 类 方 法 平动 转动 2. 动生电动势的计算 产生动生电动势的条件 ①有磁场 ②有导体 ③导体相对观察者（磁场）运动 解： 例题1 ： 如图求导体回路中的电动势 设三角形高为 h 任意时刻，滑动导体杆长 导体回路所围面积 则 顺时针方向 解： 例题2 ： 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知 求动生电动势 方法一 方向： + + + + + + + + + + + + + + + + + + + R + 有效段！ 战机以超音速在地磁场中飞行，两翼间有电势差。 方法二 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + R + 作辅助线，形成闭合回路 即 则 方向： 如图，长为L 的铜棒在匀强磁场中以角速度ω绕 o 轴转动。求：棒中感应电动势的大小和方向。 解： 例题3 ： 方法一 取微元 方向 负号说明电动势方向与 反向 方法二 作辅助线，形成闭合回路OACO 负号表示方向沿A→O AC 、CO段没有动生电动势 回路中的电动势 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： 例题4 ： 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。 法拉第圆盘发电机实物 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁力线运动。求：动生电动势。 解： 例题5 ： a b I 方法一 方向 方法二 a b I 作辅助线形成闭合回路CDEFC; 方向 取面元 二、感生电动势和感生电场 1. 疑问 当线圈不动而磁场变化时，穿过回路的磁通量也发生变化，由此在回路中激发的感应电动势当然不能归结为动生电动势。 R 1 2 ε G 这种由磁场变化引起的电动势称为感生电动势 当导体静止时，载流子只有无规的热运动，它们所受的洛仑兹力在各方向上是杂乱的，不会形成载流子沿导线的定向运动。因此建立感生电动势的非静电力不可能是洛仑兹力。 那么如何解释感生电动势的产生机制呢？ 产生感生电动势的非静电场力是什么力？ 实验表明，感生电动势的产生与导体的种类和性质无关，只取决于变化的磁场。 2.