电磁感应定律和电动势.ppt

(补充) 电源 电动势（P239） 非静电力 非静电场强： AB 初始时: 稳定电压UAB 导线连AB时 UAB=0 +q +q +q q 电源: 提供非静电力的装置 能不断分离正负电荷, 使正电荷 逆静电场力方向运动. 要维持稳定电压UAB 第八章 电磁感应 电磁场 8-1 电磁感应定律 电动势i 大小： 规定i 方向：在电源内部 负极正极 定义电源电动势： 把单位正电荷从电源“-”极移到“+”极所做 的功 或： 把单位负电荷从电源“+”极移到“-”极所做 的功 结论: 若回路中出现电流, 则表明回路中有电动势存在 感应电流 闭合回路变化 产生 若回路中出现电流, 则表明回路中有电动势存在 感应电动势 动生电动势感生电动势 P298 (8-1a) P301 只适用于闭合回路 一、动生电动势（导线OP内有自由电子） + + + + 洛仑兹力 非静电场强： 提供非静电力 O P 8-2 动生电动势和感生电动势 : 把-e从电源“+”极移到“-”极 的力 P302 (8-4) 注1：计算动生电动势的一般方法 2、大小： 1、方向：沿 方向 建立适当坐标系； 在运动导体上任取一线元 ，确定 处的 的方向及 的方向； 写出 两端的元动生电动势的大小： 求ab两端的总电动势的大小 注2： 动生电动势是瞬时量，求动生电动势时一定是 对应某一时刻、某一位置. 均匀磁场 非均匀磁场 计算动生电动势 分 类方 法 平动 转动 平动 1 直导线平动求: + + + + + + + + + + + + + L a 一、均匀磁场 平动 解： a b 动生电动势方向：沿 方向,即a b a b 作辅助线，形成闭合回路 P端电势高 动生电动势方向: ，即： 3 半圆形金属导线 平动 (P330: 8-10) 解： R O P 2 闭合线圈平动 二、 均匀磁场 转动 例1 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为 的均匀磁 场中，以角速度 绕O轴转动. 求：棒中动生电动势的大小和方向. 解： 方向 O P 取微元 求大小： 要求：旋转平面磁场 O P L/3 2L/3 A C O 例2 已知, 求UAC A O C A端电势比C端高 类似 P330: 8-11 O P A 方向 作直角三角形OPA构成闭合回路 P端电势高 例3 已知棒长OP=L, , . 求OP中的感应电动势 P330: 8-12 a b c l l l bc边的电动势为 ca边的电动势为 金属框的总电动势为 如图，等边金属框，边长l，放在均匀 中，ab边/B, 当绕ab边以匀角速度转动时，则 （规定电动势沿abca绕为正值） 0 o x ab I 解： i方向: 三、非均匀磁场 平动 定义法 例1 直导线CD，速度 长直电流I ，求动生电动势. O x P331: 8-13 方向：顺时针 (t=0) e f g h I dl1 例2 长直电流I与矩形线圈ABCD共面，AD= l1 ，AB=l2 ， 今使线圈向右以速度 匀速直线运动，t =0时线圈在图示 位置，求此时的电动势. P331: 8-14 a b I I a O x x i方向: 例3 求CD中的动生电动势 I a b M e N O v 例4 半圆环MeN, 长直电流I，求动生电动势. 方法一: Faraday电磁感应定律（常用于运动的曲线） 解：方向: NM 作辅助线，形成闭合回路 MeN OM,回路整体向上运动 (MON求解见例题1) I a b M e N O v 方法二 : 定义法 r 方向: NM 在MN上任取 ，对应角,位置r 实验表明，当磁场变化时，静止导体中也会出 现感应电动势-感生电动势 一、产生感生电动势的非静电力不是洛仑兹力， 而是感生电场力 8-2 感生电动势（书P304） _ Maxwell假设：（书P305） 变化磁场在其周围空间激发涡旋电场或感生电场 方向与感应电流Ii一致，由 Lenz 定律判定 二 、感生电动势 由Faraday电磁感应定律： 由变化磁场产生，非保守场 因 果 感生电场（涡旋电场）静电场（库仑场） 产生 原因 环流 是否保守场 电场线 特点 静止带电体变化磁场 是 否 起自正电荷, 止于负电荷， 不闭合 闭合曲线 电势概念 有 无 因 果 参:书P328问题8-25 0 Ex:在感应电场中,电磁感应定律可写成 式中 为感应电场的电场强度此式表明： (A) 闭合曲线L上 处处相等 (B) 感应电场是保守力场 (C) 感应电场的电场强度线不是闭合曲线 (D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念 D Ex: 书P329 习题 8-5 (A), (B) 计算感生电动势 步骤： 再求 2、大小： 先求出穿过闭合线圈的总磁通量 1、方向：由 Lenz 定律判定（顺时针或逆时针） 例例1 1真空中长直电流 共面矩形线圈, 已知l1,l2,h, 求线圈内的感生电动势. 解: x O 感生电动势方向: I 原I顺时针 原B 感应电流的磁场方向 例例2 2 二长直电流I, dI/dt =k 0，正方形线圈边长a，求 线圈内的感应电动势，并判断感应电流方向. 解：由LenZ定律知，感应电流方向：顺时针 I