动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势.ppt

法拉第发明的人类历史上第一台发电机---法拉第圆盘发电机是一个在磁场中转动的导体圆盘。 问：法拉第圆盘发电机的原理是什么？ * 8-2 动生电动势和感生电动势 * 产生感应电动势的条件：穿过闭合回路的磁通量变化 电磁感应定律： 　　 第一类：动生电动势： 磁场恒定，导体或回路 磁场随时间变化，导体 第二类：感生电动势： 一、感应电动势分类 运动 或回路静止 二、动生电动势（motional emf ） 1、动生电动势 1）设回路正方向：顺时针 2）通过回路磁通量为： 3）动生电动势为： 负号表明：动生电动势方向是反时针 L a b l 2、动生电动势的非静电力 导线ab是电源，动生电动势的非静电力？ L a b l 动生电动势的非静电力是洛仑兹力！ 导体内电子受洛仑兹力为 洛仑兹力克服静电场力，将电子从高电位移向低电位作功，使导体ab两端形成电势差，产生电动势。 动生电动势的非静电场强为 3、动生电动势的计算方法 根据电动势的定义，得导线L的动生电动势为： 1） 为 与 夹角， 为 与  夹角。 讨论： x x x x x x x x x x x x x x x x 3）动生电动势方向的确定 动生电动势方向: 朝向非静电场方向，由右手定则确定。 2）速度、磁场、导线L三个相互垂直，动生电动势为 求解动生电动势的方法： 1、确定载流导线的磁场大小和方向； 2、求导线中的动生电动势； 3、由 确定动生电动势方向。 B P O υ dl + - 例1. 在均匀磁场 B 中，长为L杆以速度运动。求棒的动生电动势。 4、举例 解：因为速度、磁场和棒三个相互垂直，所以动生电动势为 电动势方向：O →P，沿 方向 w o L B p dl υ 例2.在均匀磁场B中，长为L铜棒OP绕端点O以角速度?垂直磁场逆时针转动。求棒上的动生电动势。 l 电动势方向：O →P，沿 方向。P端为负极，O端为正极。 因为速度、磁场和棒三个相互垂直，所以动生电动势为 在距O点l 处取线元dl。 解： 解：长直载流线产生的磁场为： 因为速度、磁场和棒三个相互垂直，所以动生电动势为 例3.一无限长载流I的直线旁边有一个直导线AB，AB以速度v平行于载流直线运动。求AB的动生电动势。 电动势的方向: B → A， 沿 方向。A端是正极， B端为负极。 例4. R半径为、厚为h的圆盘在磁场以角速度? 逆时针转动。求圆盘的动生电动势。 解：圆盘分成N条杆，每条杆上的动生电动势都为 每条杆为电源，圆盘等效N个电源并联。圆盘的动生电动势为 h R B 电动势方向：圆盘边缘指向圆心 方向：指向圆心 例5. 一导线矩形框的平面与磁感强度为 的均匀磁场相垂直。在此矩形框上，有一质量为 长为 的可移动的细导体棒 ; 矩形框还接有一个电阻 。开始时，导体棒以速度 运动。求棒的速率随时间变化的关系。 解： 棒受安培力为 方向沿 轴负向 + + + + + + 棒的动生电动势为 棒的运动方程为 积分得 计算得棒的速率随时间变化的函数关系为 + + + + + + 三、感生电动势 1、闭合回路中感生电动势为 闭合回路L是电源，产生感生电动势的非静电力？ 2、 感生电场 麦克斯韦提出：时间变化磁场产生非静电性的 电场 ，称为感生电场(涡旋电场）。 感生电动势的非静电场是感生电场！即： 上式为感生电场与时间变化磁场的关系。该表示：时间变化的磁场要产生感生电场。 因为 构成右手螺旋关系。 与 静电场 感生电场 场源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电力线形状 电力线为非闭合曲线 电力线为闭合曲线 静电场为有源场 感生电场为无源场 3、 感生电场和静电场的对比 电场的性质 静电场 感生电场 对电荷有力的作用 对电荷有力的作用 保守场, 可引入势(能) 非保守场, 不能引入势(能) 静电场为有源场 感生电场为无源场 感生电场与磁场相似！ 4、感生电动势的计算方法 方法1：由法拉第电磁感应定律计算——普遍有效 方法2：已知感生电场 ，由感生电动势的定义计算 例1. 磁场均匀分布在半径为R 的圆形区域内，且磁场随时间均匀增加 。 求空间感生电场的分布。 解：由于磁场增加，因此圆形磁场区域内、外感生电场 的力线为一系列同心圆，在圆上各点的感生电场大小相等，方向沿逆时针方向。 感生电场沿回路