动生电动势(演示文稿)

大学物理电子教案动生电动势1+++---+一、上次课内容的复习及新内容的引入：

电动势的定义：将单位正电荷从电源负极通过电源内部搬运到电源正极时非静电力所做的功.电动势：2当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.法拉第电磁感应定律法拉第3

1、导致穿过闭合回路的磁通量发生变化机制有哪些呢？新内容的引入2、为什么磁通量变化就可以导致感应电动势的产生呢？其中的非静电力是什么力呢？45

从前面的演示可以看出：当磁铁靠近线圈时，线圈附近的磁场越来越强，导致穿过线圈的磁通量越来越大，从而在线圈中产生感应电动势；当磁铁远离线圈时，线圈附近的磁场越来越弱，导致穿过线圈的磁通量越来越小，同样在线圈中产生感应电动势。

无论是磁铁靠近还是远离线圈，线圈磁通量的变化都是由于磁铁的运动导致线圈附近的磁场变化而引起的，我们通常将由于磁场的变化而在导体或导体回路中所引起的感应电动势称为感生电动势。

感生电动势67

从前面的演示可以看出：当导体棒向右运动时，回路包围的面积越来越大，穿过回路的磁通量越来越大，从而在回路中产生感应电动势；当导体棒向左运动时，回路包围的面积越来越小，穿过回路的磁通量越来越小，同样也在回路中产生感应电动势。

无论导体棒向右还是向左运动，回路磁通量的变化都是由于导体棒的运动而引起的，我们通常将由于导体或导体回路在磁场中运动而引起的感应电动势称为动生电动势。

动生电动势8课堂练习：1、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？感生电动势9课堂练习：2、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？动生电动势10课堂练习：3、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？感生电动势和动生电动势兼而有之11××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××二、动生电动势的成因分析：AB12××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ABffＦ++－－13××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB++－－

由于金属导轨将导体棒AB两端连接起来了，这样在金属导轨中将出现沿着ACB方向的电场，金属中的自由电子在电场力作用下沿着BCA方向定向运动，形成沿着ACB方向的电流。

如果自由电子运动至导体棒A端就终止，那末，导体棒两端累积的电荷就会迅速中和，两端的电势差就会迅速等于零，在回路中只能产生瞬间的电流。那末，怎样才能使回路中形成持续的电流呢？14××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB++－－fＦ

随着电子定向运动到A端，使两端累积的电荷减少，电场减弱，导体棒中的电子所受的电场力减小，向下的洛仑兹力将大于向上的电场力，在洛仑兹力的作用下，电子将会克服电场力继续从A端通过导体棒回到B端，从而保持两端有稳定的电荷累积，保持稳定的电势差。15

通过以上分析不难看出：对于整个回路而言，运动导体棒AB就相当于一个具有一定电动势的电源，A端相当于电源的正极，B端相当于电源的负极；不断地将电子从电源A端通过电源内部搬运到电源B端从而使导体棒两端保持稳定电势差的洛仑兹力就是此电源的非静电力，即动生电动势中的非静电力。××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ABＣ16三、动生电动势的表达式：××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB17××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××Ｃ

我们通常将电源内部电势升高的方向，或者从电源负极经电源内部至电源正极的方向规定为电动势的方向。AB如图所示的向右运动的导体棒AB中动生电动势的方向就是从B指向A的方向。18整个闭合导体回路L在磁场中运动，则L19讨论（1）洛仑兹力是否做功？××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB20××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB对电子做正功！21××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB对电子做负功！22××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！23××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××ＣAB讨论（2）回路中的电能从何而来？外力克服安培力所做的功转化为回路中的电能！24四、动生电动势的计算：思路：2、整个运动导线L上的动生电动势为：1、在运动导线上取一段长度元，并规定的取向，写出长度元上的动生电动势3、如果计算结果为正，表明动生电动势的方向与的取向相同；如果计算结果为负，则表明动生电动势的方向与的取向相反。注意：在电源内部电动势的方向是从低电势位指向高电势位的方向！25例、AB和BC为两段导线，长度均为L，在B处相接成角，若使导线在磁感应强度为B的均匀磁场中以速度向上匀速运动，如图所示，磁场方向垂直于纸面向内，则A、C两端的电势差为多少？哪端电势高？BCA26AB先算AB段导线负号表明电动势的方向与的取向相反，即由BA，A端电势高，B端电势低。27CB再算BC段导线负号表明电动势的方向与的取向相反，即由CB，B端电势高，C端电势低。-28ABC29例：如图所示，长度为L导体棒OA绕O点以角速度在竖直平面内内匀速转动，均匀磁场垂直于竖直平面向内，磁感应强度为B，求该导体棒的动生电动势，并判断哪一端的电势高？OA30OA负号表明电动势的方向与的取向相反，即由AO，O端电势高，A端电势低。31例、如图所示，直角三角形金属框架abc放置于均匀磁场中，磁场B平行于bc边，ab边的长度为l，ac边的长度为d。当金属框架绕bc边以角速度匀速转动时，求abc回路的感应电动势和a、c两点间的电势差Va－Vc。bacB32整个回路OACO的感应电动势为零，这表明OA段的动生电动势与OCA段的动生电动势相互抵消，即OA段的动生电动势与OCA段的动生电动势相等，此时相当于两个电动势相等的电源并联。OAC33例:半径为R的半圆形导线以速度向右平移，求动生电动势。OCA方向：ACO34例:任意形状的导线以速度向右平移，求动生电动势。CAL方向：CA35例：求AB导线中的动生电动势。IadAB36IadABO方向：BAB端电势高，A端电势低！37例：求AB导线中的动生电动势。IadAB38例：求AB导线中的动生电动势。IadAB39例、无限长直导线中通有电流Ｉ，矩形线圈与之共面，尺寸和t=0时刻的位置如图所示，如果矩形线圈以速度匀速向上运动，求任意时刻t矩形线圈中的感应电动势。40bc边和ad产生的动生电动势相互抵消，整个回路的感应电动势等于零。41例、无限长直导线中通有电流Ｉ，矩形线圈与之共面，尺寸和t=0时刻的位置如图所示，如果矩形线圈以速度匀速向右运动，求任意时刻t矩形线圈中的感应电动势。4243例：求AB导线的动生电动势。IdABa