大学物理动生、感生电动势.ppt

* 同学们好！ 第11章 电磁感应与电磁理论 结构框图 法拉第电磁感应定律 动生、感生电动势 磁场能量 麦克斯韦的电磁理论 电动势的概念 自感、互感现象 法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的.他是电磁理论的创始人之一，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转. §11.1 电源电动势 电源作用： 提供非静电力 ，将 由负极板移向正极，保持极板间电势差， 以形成持续的电流。 + - 作用机理： 反抗 做功， 将其他形式能转变为电能 断路： 时平衡 通路 外电路： 内电路： 作用，将 由正极 负极 将 由负极 正极 共同作用形成持续电流。 能量转换 外电路： 内电路： 做功如何 ？ 非静电场强： 非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功： 非静电力为非保守力 ：可量度电源将其他形式能 转变为电能的能力大小 定义：电源电动势 若 只在内电路存在： 规定指向： 练习： 1. 电源路端电压 电源电动势 比较 试比较电源路端电压和电源电动势这两个概念 练习： 2. 单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回到电源正极时，下列哪种说法正确？ 1) 静电力所做总功为零； 2) 非静电力所做总功为零； 3) 静电力和非静电力做功代数和为零； 4) 在电源内只有非静电力做功， 在外电路只有静电力做功。 ╳ ╳ ╳ ? 一 电磁感应现象 §11.2 电磁感应 二. 法拉第电磁感应定律 1820年：奥斯特实验： 电 — 磁 1821 -1831年：法拉第实验： 磁 — 电 对称性 内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的 磁通量的变化率成正比： : 通过线圈的磁通链数（全磁通） 讨论： (1) 式中负号含义, 楞次定律的本质是什么？ (2) 引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？ (1) 式中负号含义, 楞次定律的本质是什么？ 如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。 能量守恒 (2) 引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？ 引起 变化的原因： 对线圈参考系： 变化 对磁铁参考系： 不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式， 分两种情况处理。 二. 动生电动势 1. 磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化 所产生的感应电动势叫动生电动势。 平衡时 ~ 电源， 反抗 做功，将 由负极 正极， 维持 的非静电力 — 洛仑兹力 2. 产生机理： 产生 的非静电力是什么？ 产生 的非静电力 非静电场强 由电动势定义： 或： 注: 动生电动势只存在于运动导体内。 3. 能量关系 充当非静电力的只是载流子 所受总磁场力的一个分力 洛仑兹力不对运动电荷做功 洛仑兹力充当非静电力 矛盾？ 思考： + 4. 计算（两种方法） (2) 由法拉第定律求 如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。 大小和方向可分别确定。 (1) 由电动势定义求 例1：长 的铜棒 ，绕其固定端 在均匀磁场 中 以 逆时针转动 ，铜棒与 垂直 ，求 解一 ：取线元 与 同向 解二： 构成扇形闭合回路 由楞次定律: 例2. 如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I 的场中向右运动，求其动生电动势。 解一： 方向 方向 解二： 方向 三. 感生电动势 1. 导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动 势叫感生电动势。 2. 产生感生电动势的非静电力？ 问题： (1) 是不是洛仑兹力？ 不是洛仑兹力 假设： 存在一种不同于静电场的新类型的电场 （感生电场、涡旋电场）。它来源于磁场的 变化，并提供产生感生电动势的非静电力。 (2) 会是什么力？ 电荷受力 不是洛仑兹力，不是静电力， 只可能是一种新型的电场力 电荷受力 非静电力：涡旋电场力(感生电场力) 电荷受力： 非静电力： 非静电场强： 由电动势定义： 由法拉第定律： 得： 感生电场是非保守场。 楞次定律表述 又：感生电场线闭合成环 感生电场是无源场。