物理学(第五版新 )8-2动生电动势和感生电动势

1、第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版1 （1）稳恒磁场中的导体运动稳恒磁场中的导体运动 , 或者回或者回路面积变化、取向变化等路面积变化、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引起磁通量变化的原因引起磁通量变化的原因 tddiE第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版2 电动势电动势+-kEIlEdkEllEdkE 闭合电路的总电动势闭合电路的总电动势

2、kE: 非静电的电场强度非静电的电场强度.第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版3 vBOP一一 动生电动势动生电动势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-mF- -+eFBeFv)(m平衡时平衡时kemEeFFBeFEvmkOPlBd)(vOPlEdkiE第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版4BllBlvv0idE设杆长为设杆长为 lOPlBd)(vOPlEdkiE vBOP

3、-mF- -+eF第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版5解解lBdvlBd)(di vE 例例1 一长为一长为 的铜棒在磁感强度为的铜棒在磁感强度为 的均匀磁场中的均匀磁场中,以角速度以角速度 在与磁场方向垂在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端直的平面上绕棒的一端转动，转动，求求铜棒两端的铜棒两端的感应电动势感应电动势. LB oPB 方向方向 O PiEvld第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版6LllB0d

4、LlB0idvE2i21LBE oPB 方向方向 O PiEvld第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版7 例例2 一导线矩形框的平面与磁感强度为一导线矩形框的平面与磁感强度为 的均匀磁场相垂直的均匀磁场相垂直.在此矩形框上在此矩形框上,有一质有一质量为量为 长为长为 的可移动的细导体棒的可移动的细导体棒 ; 矩矩形框还接有一个电阻形框还接有一个电阻 ,其值较之导线的电其值较之导线的电阻值要大得很多阻值要大得很多.若若开始时开始时,细导体棒以速度细导体棒以速度 沿如图所示的矩形框沿如图所示的矩形框运动运

5、动,试求棒的速率随时试求棒的速率随时间变化的函数关系间变化的函数关系. mlBMNR0v+lRBvMN第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版8Rv22lBIBlF方向沿方向沿 轴反向轴反向ox解解 如图建立坐标如图建立坐标vBliE棒中棒中且由且由MNF+lRBvMNoxIRvv22ddlBtm则则ttlB022dd0mRvvvvtlB)(022emRvv第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版9 例例 3 圆盘发

6、电机圆盘发电机 ， 一半径为一半径为R1的铜的铜薄圆盘，以角速率薄圆盘，以角速率 ，绕通过盘心垂直，绕通过盘心垂直的金属轴的金属轴 O转动转动 , 轴的半径为轴的半径为R2，圆盘放，圆盘放在磁感强度为在磁感强度为 的均匀磁场中的均匀磁场中, 的方向的方向亦与盘面垂直亦与盘面垂直. 有两个集电刷有两个集电刷a，b分别与圆分别与圆盘的边缘和转轴相连盘的边缘和转轴相连.试计算它们之间的电试计算它们之间的电势差，并指出何处的电势较高势差，并指出何处的电势较高. B B第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版101

7、RBr. .o oMNB22RiE解解 1Rd 因为因为 ，所以不，所以不 计圆盘厚度计圆盘厚度.rd如图取线元如图取线元rdrBd)(di vErBrrBd d v（方法一）（方法一）第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版1121idRRrBrE)(212221RRB圆盘边缘的电势高于圆盘边缘的电势高于中心转轴的电势中心转轴的电势.rBd)(di vErBrrBdd v1RBr. .o oMNB22RiErd第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势

8、和感生电动势物理学物理学第五版第五版12（方法二）（方法二）则则)( 22221RRB)( 212221RRB取一虚拟的闭和回路取一虚拟的闭和回路 并取其绕向与并取其绕向与 相同相同 .MNOMB1RB. .o oB22RiENMNd第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版13 设设 时点时点 与点与点 重合即重合即MN0t0则则 时刻时刻tttRRB)( 212221tddiE)( 212221RRB盘缘的电势高于中心盘缘的电势高于中心1RB. .o oB22RiENMNd第八章第八章 电磁感应与电磁场

9、电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版14二二 感生电动势感生电动势 产生感生电动势的产生感生电动势的 非静电场非静电场 感生电场感生电场 麦克斯韦尔假设麦克斯韦尔假设 变化的磁场在其周围空变化的磁场在其周围空间激发一种电场间激发一种电场感生电场感生电场 .kE第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版15SLstBlEddddkiE闭合回路中的感生电动势闭合回路中的感生电动势tlELdddkiESsBdSLsBtlEddddkBiE0d/dtB第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版16感生感生电场电场静静电场电场非非保守场保守场保守场保守场由变化的磁场由变化的磁场产生产生由电荷产生由电荷产生0d LlE静0dddktlEL感生电场和静电场的感生电场和静电场的对比对比第八章第八章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势物理学物理学第五版第五版17三三 电子感应加速器电子感应加速器BEK.R环形真空室环形真空室电子轨道电子轨道OBFv第八章第八章 电磁感应与电磁