普通物理8.2动生电动势感生电动势

1、编辑ppt 动生电动势感生电动势动生电动势感生电动势 8.2.1 动生电动势动生电动势 8.2.2 感生电动势感生电动势 编辑ppt一一. 电源电源 要在导体中产生恒定电流要在导体中产生恒定电流, 必须在导体内维必须在导体内维持一稳恒电场持一稳恒电场, 即在导体两端维持一恒定的电势差。即在导体两端维持一恒定的电势差。但仅靠静电力不能达到目的。但仅靠静电力不能达到目的。+ + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - -导线内导线内电场电场电场作用下电场作用下电荷移动电荷移动极板上电极板上电荷减少荷减少0V0I补充补充编辑ppt 能够能够提供非静电

2、力提供非静电力把正电荷从低电势移到高把正电荷从低电势移到高电势的装置称为电势的装置称为电源电源。 为维持恒定电流，必须有一为维持恒定电流，必须有一非静电力非静电力 把把正正电荷从低电势移至高电势。电荷从低电势移至高电势。F 正极正极 高电势高电势低电势低电势 负极负极+ + + + + +I- - - - - -+ +-F F+- -+ +电源电源非静电力非静电力电场作用下电场作用下电荷移动电荷移动静电力静电力编辑ppt伏打电池伏打电池18011801年年伏打向拿破伏打向拿破伦演示他的电池伦演示他的电池编辑ppt电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置机

3、械能机械能水力水力机械能机械能风力风力 法国的法国的太阳能太阳能电站镜电站镜面系统面系统化学能化学能编辑ppt 二二. 电动势电动势 正电荷正电荷 q 沿非静电力方向经过电源内部绕行沿非静电力方向经过电源内部绕行闭合回路闭合回路 L 一周，静电力与非静电力作功之和为一周，静电力与非静电力作功之和为 LlEEqWd)(正极正极负极负极+ + + + + +I- - - - - -+ +E E- -+ +电源电源非静电非静电性电场性电场稳恒电场稳恒电场静电场静电场+ +qqE编辑ppt由静电场和稳恒电场特性，有由静电场和稳恒电场特性，有0d LlEq LLlEqWlEqWd d则则电源的电动势电源

4、的电动势 ：单位正电荷通过电源内部绕闭：单位正电荷通过电源内部绕闭合路径一周时非静电力所作的功，单位伏特合路径一周时非静电力所作的功，单位伏特(V)。 LlEd编辑ppt 由于非静电力仅存在于电源内部，由于非静电力仅存在于电源内部，电动势电动势又又可定义为：可定义为：单位正电荷从负极经电源内部移到正单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电力所作的功。极时非静电力所作的功。 电动势电动势是标量，是标量，规定规定其方向（指向）为其方向（指向）为：从负：从负极经电源内部到正极，即极经电源内部到正极，即电源内部电势升高的方向。电源内部电势升高的方向。 正极负极lEd(沿电源内部沿电源内部)+ + +

5、 + + +- - - - - - -+ +高电势高电势正极正极低电势低电势 负极负极电电 源源编辑ppt历史背景历史背景法拉第的圆盘实验法拉第的圆盘实验编辑ppt交流发电机交流发电机编辑ppt8.2.1 动生电动势动生电动势 1. 定义定义 电磁感应现象：电磁感应现象：当通过一闭合回路所包围当通过一闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生电面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生电流的现象流的现象磁通量磁通量 SdBm 电动势电动势动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势编辑ppt 感生电动势：导体回路不动，磁场发生变感生电动势：导体回路不动，磁场发生变化，这时所产生的感应电动势化

6、，这时所产生的感应电动势2. 动生电动势动生电动势 电动势：将电动势：将单位正电荷从负极通过电源内单位正电荷从负极通过电源内部移到正极的过程中，非静电力所做的功部移到正极的过程中，非静电力所做的功 l dK 动生电动势：导体或导体回路在恒定的磁动生电动势：导体或导体回路在恒定的磁场中运动，这时所产生的感应电动势场中运动，这时所产生的感应电动势 动生电动势：由于导体在恒定的磁场中运动生电动势：由于导体在恒定的磁场中运动而产生的电动势动而产生的电动势编辑ppt 在均匀恒定的磁场在均匀恒定的磁场 中，有一矩形中，有一矩形B其它边不动其它边不动导体回路导体回路 ， 以速度以速度 向右滑动，向右滑动，a

7、bcdabv编辑ppt abcdvFvBBv BveFK )(BvqF eq )(BveF l dK bal dBv)(编辑ppt所在处的磁感应强度所在处的磁感应强度; ;（2 2） 是导体线元是导体线元 的速度，的速度， 是是l dBvl d注意注意（1 1） 是标量，是标量， 时，时， 的方向由的方向由 0 a到到 ， 时，时， 的方向由的方向由 到到 ；b0 ba.cossin)(dlvBl dBv （3 3） 中有两个夹角中有两个夹角 和和 ，l dBv )( ， sinvBBv 其中其中；时，时，00 Bv bal dBv)( 编辑ppt特例：特例：BlvBv ,)1(时时0,/)2

8、( 时时Bv 形象地说形象地说“当导体切割磁感应线时产生当导体切割磁感应线时产生动生电动势动生电动势” 洛伦兹力与电荷的运动方向垂直，永远不洛伦兹力与电荷的运动方向垂直，永远不做功，而这里又说动生电动势是由洛伦兹力做做功，而这里又说动生电动势是由洛伦兹力做功引起的，两者是否矛盾？功引起的，两者是否矛盾？ 编辑pptvBvu uF F F总洛伦兹力为总洛伦兹力为BuveF )( 总洛伦兹力与合成总洛伦兹力与合成速度速度 垂直，不对垂直，不对电子做功电子做功 )(uv F的一个分量的一个分量 )(BveF 做正功做正功. . 另一个分量另一个分量 )(BueF 做负功做负功. . 两个分量两个分量

9、 与与 所做功的代数和等于所做功的代数和等于零因此，洛伦兹力的作用并不是提供能量，零因此，洛伦兹力的作用并不是提供能量，而是传递能量而是传递能量 F F 编辑ppt法拉第的圆盘实验法拉第的圆盘实验 实例：实例：法拉第利用一半径为法拉第利用一半径为 的铜盘在均的铜盘在均匀磁场匀磁场 中转动，角速度为中转动，角速度为 求盘上沿半径求盘上沿半径方向产生的感应电动势方向产生的感应电动势R B解法见例解法见例1 1编辑ppt例例1 1 如图所示，长度为如图所示，长度为 的一根铜棒在均匀的一根铜棒在均匀磁场磁场 中绕其一端中绕其一端 以角速度以角速度 做匀角速转动，做匀角速转动，且转动平面与磁场方向垂直，

10、求铜棒两端的电且转动平面与磁场方向垂直，求铜棒两端的电势差势差 LBo 解解 Al dBv0)( 221LBUoA LdlvB000cos2sin 221LB oA ldlB编辑ppt例例2 2 无限长直导线中通有电流无限长直导线中通有电流 ，另一长，另一长为为 的金属棒的金属棒 以以 的速度平行的速度平行于长直导线作匀速运动两者同在纸面内，相于长直导线作匀速运动两者同在纸面内，相互垂直，且棒互垂直，且棒 的端与长直导线距离为的端与长直导线距离为 ，如图所示求棒中的动生电动势如图所示求棒中的动生电动势 A10 Im2 . 0 lABsm0 . 2 vAm1 . 0IvBAxdx BAl dBv

11、)( 3 . 01 . 002dxxIv xIB 20 解解 BAdxvB cos2sin编辑ppt电动势的方向电动势的方向 由由 指向指向 BA60104 . 41 . 03 . 0ln2 Iv)V(8.2.2 感生电动势感生电动势 感生电场与静电场的共同点就是对电荷有感生电场与静电场的共同点就是对电荷有作用力作用力 感生电场（涡旋电场）感生电场（涡旋电场）:变化的磁场在其周变化的磁场在其周围会激发一种电场围会激发一种电场 不同点：不同点：1. 静电场存在于静止电荷周围的静电场存在于静止电荷周围的空间，感生电场则是由变化的磁场所激发，不空间，感生电场则是由变化的磁场所激发，不是由电荷激发；是由电荷激发；编辑ppt 2. 另一方面静电场的电场线是始于正电荷，另一方面静电场的电场线是始于正电荷，终于负电荷，而终于负电荷，而感生电场的电场线是闭合的，感生电场的电场线是闭合的，它不是保守场产生感生电动势的非静电力是它不是保守场产生感生电动势的非静电力是感生电场力感生电场力感生电动势感生电动势 SmLSdBdtddtdl dE 感感感感静静EEE 0 Ll dE静静 SLSdtBl dE感感编辑ppt SLSdtBl dE电磁感应定律的普遍形式电磁感应定律的普遍形式例例3 3 半径为半径为 的圆柱形空间分布着均匀磁场，的圆