张丹海《简明大学物理》83 动生电动势和感生电动势

1、第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势1引起磁通量变化的原因引起磁通量变化的原因 1）稳恒磁场中的导体运动）稳恒磁场中的导体运动 , 或者回路面积或者回路面积变化、取向变化等变化、取向变化等 动生电动势动生电动势 2）导体不动，磁场变化）导体不动，磁场变化 感生电动势感生电动势第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势2一、动生电动势一、动生电动势+Bvba+动生电动势的动生电动势的非非静电力场来源静电力场来源 洛伦兹力洛伦兹力()FeB vkFEBevbalEdkiba

2、lBd)(v非静电场强：非静电场强：动生电动势：动生电动势：第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势3特例特例,() dBBlvv匀强场，直导线且匀强场，直导线且dbiaB lBlvv第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势4普遍情况普遍情况（非匀强场，弯曲导线）（非匀强场，弯曲导线）i() dbaBl 对于普遍情况，磁场可以是非均匀磁场，导对于普遍情况，磁场可以是非均匀磁场，导线的形状可以任意线的形状可以任意.这时在整个导线中产生的动生这时在整个导线中产生的动生电动势应

3、为电动势应为第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势5 例例8-2 如图所示，直角三角形导线框如图所示，直角三角形导线框abc置于磁感应强置于磁感应强度为度为 的均匀磁场中，以角速度的均匀磁场中，以角速度绕绕ab边为轴转动，边为轴转动，ab边平边平行于行于 求各边的动生电动势及回路求各边的动生电动势及回路abc中的总感应电动势中的总感应电动势.B10dllB l2112acBl动生电动势的方向由动生电动势的方向由a指向指向c，即，即caUUB解解:在在ac边上边上() dcacaBlv第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8

4、-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势6在在bc边上边上32022231() d sind11 sin22cbcblBlBl lBlB lv02() dsincos(90)d sindBllBlBl l动生电动势的方向由动生电动势的方向由b指向指向c，即，即cbUU即即acbc第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势7在在ab边上边上0ababc回路中的总感应电动势为回路中的总感应电动势为 0abbccabcac 事实上，当导线框以事实上，当导线框以abab为轴转动时，通过回路为轴转动时，通过回路abcabc面面积的

5、磁通量始终为零，由法拉第电磁感应定律直接可知积的磁通量始终为零，由法拉第电磁感应定律直接可知，总感应电动势为零，总感应电动势为零. . 第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势8二、感生电动势二、感生电动势 产生感生电动势的非静电场产生感生电动势的非静电场 感生电场感生电场麦克斯韦尔假设麦克斯韦尔假设 ： 任何变化的磁场在它周围空间里都要产生一种任何变化的磁场在它周围空间里都要产生一种非静电性的电场，叫做非静电性的电场，叫做感生电场感生电场或或涡旋电场涡旋电场。闭合回路中的感生电动势闭合回路中的感生电动势kidddLElt 第八章第

6、八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势9感生电场和静电场的对比感生电场和静电场的对比 和和 均对电荷有力的作用。均对电荷有力的作用。kE静E相同点：相同点：不同点：不同点： 静电场由静止电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生静电场由静止电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生 。 产生的源不同产生的源不同 性质不同性质不同0dLlE静 静电场是有源、保守场静电场是有源、保守场内静isqsE01d0dddktlEL感生电场是无源、非保守场感生电场是无源、非保守场0dsksE 电场线不同电场线不同 静电场的电场线不闭合；感生电场的电场线是闭合的静电

7、场的电场线不闭合；感生电场的电场线是闭合的 。第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势10 电子感应加速器是利用感应电场来加速电子电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的一种设备。的一种设备。电子感应加速器电子感应加速器线圈线圈铁芯铁芯电子束电子束环形真空环形真空管管 道道第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势11电子感应加速器全貌电子感应加速器全貌电子感应加速器的一部分电子感应加速器的一部分第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动

8、势 感生电动势感生电动势12 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中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。断加速。第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势13涡电流涡电流 感应电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状感应电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流的感应电流,这种这种电流叫做电流叫做涡流涡流。铁芯铁芯 交流电源交流电源涡流涡流第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势14 应用应用 感应加热：利用涡流的热效应进行加热的方法感应加热：利用涡流的热效应进行加热的方法高频交高频交流电源流电源第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场 8-38-3 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势15解解:由题意可知，感生电场是轴对称的，由题意可知，感生电场是轴对称的，根据根据kidddLElt kd2dBSErt有有故故23-1kdd2.5 10(V m )2d2drBrB