电磁感应现象的两类情况.ppt

二.电磁感应现象中的洛伦兹力 导体CD在匀强磁场B中以速度V向右运动,并且导线CD与B、V的方向相垂直,由于导体中的自由电子随导体一起运动.因此每个电子受到的洛伦兹力为F洛=eVB,F洛方向向下．在力Ｆ的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷, 导体上端出现过剩的正电荷．结果使导体上端C的电势高于下端D的电势,出现由C指向D的静电场,此时电场对自由电子的作用力是向上,与洛伦兹力方向相反,当二力互相平衡时，ＣＤ两端便产生一个稳定的电势差。 可见,运动的导体CD就是一个电源,C为正极,自由电子受到洛伦兹力的作用,从Ｃ端搬到Ｄ端；也可以看作是正电荷受洛伦兹力的作用从Ｄ端搬运到Ｃ端．这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功,作用在单位正电荷上的洛伦兹力 * 电磁感应现象的两类情况 【复习回顾】 1、什么是电源？什么是电动势？ 思考：穿过闭合回路磁通量发生了变化，回路中产生感应电动势。产生感应电动势那部分导体相当于电源，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？ 2、楞次定律 1.哪些办法可以使电路中产生感应电动势？ 电键闭合，改变滑动片的位置 ①S不变，B变化 线圈B相当于电源 导体切割磁感线 ②B不变，S变化 AB相当于电源 + + + - - - + + + + + + + + + 2. 当电源是电池时，电荷在外电路和内电路中是靠什么力运动的？ 注：电源电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。 化学作用就是我们所说的非静电力 【演示实验】 一.电磁感应现象中的感生电场 思考：变化的磁场在闭合电路中产生了感应电动势. 哪一种作用扮演了非静电力的角色? 分析：英国物理学家麦克斯韦认为，磁场的变化时会在空间激发一种电场。如果此刻空间存在闭合导体,导体中自由电荷就会在这种电场的作用下做定向移动,产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势.变化的磁场在周围空间激发的电场, 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.感生电动势的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用． 思考1： ①产生感生电动势的非静电力是什么提供的？ E感 B原↑ I 感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。 E感 一 一 一 一 一 一 一 一 一 B原 ②没有导体，有感生电场吗？导体有何作用？ 有感生电场，导体提供了自由电荷。 感生电场与静电场的区别 静电场 E0 感生电场 Ek 起源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电场线形状 电场线为非闭合曲线 电场线为闭合曲线 Ek 静电场为有源场 感生电场为无源场 静电场E0 感生电场Ek 电场的性质 为保守场, 可引入势(能) 为非保守场, 不可引入势(能) 静电场为有源场 感生电场为无源场 　　他们间也有共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。 感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因,感生电场的方向同样可由楞次定律判断. 铁 芯 线圈 电 束 子 环形 真空室 B 磁场 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。射入其中的电子就受到这感应电场的持续作用而被不断加速。 问题：导体切割磁感线的运动也会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么? 【演示实验】 理论分析： × 　× 　 × × × 　 × × × × 　× 　 × × × 　× 　 × × × 　× 　 × × v _ _ _ f f f × 　× 　 × × × 　 × × × × 　× 　× × × 　× 　× × × 　× 　× × v _ _ _ + + + 导体两端产生电势差——动生电动势 动生电动势是导体中的自由电荷在磁场中受到洛伦兹力作用的结果。 f X X X X X X X X X X X X X X X L D C 推导动生电动势大小的表达式 V F电 F洛 于是动生电动势就是 与法拉第电磁感应定律得到的结果一致. × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × C D 1.导体棒中自由电荷受到的洛