大学物理-动生感生电动势课件

第11章电磁感应与电磁理论结构框图法拉第电磁感应定律动生、感生电动势磁场能量麦克斯韦的电磁理论电动势的概念自感、互感现象第11章电磁感应与电磁理论结构框图法拉第电磁感应定律动生法拉第（MichaelFaraday,1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的.他是电磁理论的创始人之一，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转.法拉第（MichaelFaraday,§11.1电源电动势

§11.1电源电动势电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。+-电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保作用机理：反抗做功，将其他形式能转变为电能断路：时平衡通路外电路：内电路：作用，将由正极负极将由负极正极共同作用形成持续电流。作用机理：反抗做功，断路：时平衡通路外电路：能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功：非静电力为非保守力能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬：可量度电源将其他形式能转变为电能的能力大小定义：电源电动势若只在内电路存在：规定指向：：可量度电源将其他形式能定义：电源电动势若只在内电路存练习：1.

电源路端电压电源电动势比较试比较电源路端电压和电源电动势这两个概念练习：1.电源路端电压电源电动势比较试比较电源路端电压和练习：2.

单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回到电源正极时，下列哪种说法正确？

1)静电力所做总功为零；

2)非静电力所做总功为零；

3)静电力和非静电力做功代数和为零；

4)在电源内只有非静电力做功，在外电路只有静电力做功。╳╳╳练习：2.单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回一电磁感应现象§11.2电磁感应一电磁感应现象§11.2电磁感应二.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：电—磁1821-1831年：法拉第实验：磁—电对称性内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的磁通量的变化率成正比：二.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：1821-:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？(2)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(1)式中(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。能量守恒(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞(2)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？引起变化的原因：对线圈参考系：变化对磁铁参考系：不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式，分两种情况处理。(2)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗二.动生电动势1.磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化所产生的感应电动势叫动生电动势。平衡时

~电源，反抗做功，将由负极正极，维持的非静电力—

洛仑兹力2.产生机理：产生的非静电力是什么？二.动生电动势1.磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动生电动势只存在于运动导体内。产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动3.能量关系充当非静电力的只是载流子所受总磁场力的一个分力洛仑兹力不对运动电荷做功洛仑兹力充当非静电力矛盾？思考：+3.能量关系充当非静电力的只是载流子洛仑兹力不对运动电荷做4.计算（两种方法）(2)由法拉第定律求如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。大小和方向可分别确定。(1)由电动势定义求4.计算（两种方法）(2)由法拉第定律求如果回路不闭合例1：长的铜棒，绕其固定端在均匀磁场中以逆时针转动，铜棒与垂直，求解一：取线元与同向例1：长的铜棒，绕其固定端在均匀磁场解二：构成扇形闭合回路由楞次定律:解二：构成扇形闭合回路由楞次定律:例2.如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I的场中向右运动，求其动生电动势。

解一：方向方向例2.如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I的场中向右解二：方向解二：方向三.感生电动势1.导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动势叫感生电动势。2.产生感生电动势的非静电力？问题：(1)是不是洛仑兹力？不是洛仑兹力三.感生电动势1.导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电假设：存在一种不同于静电场的新类型的电场

（感生电场、涡旋电场）。它来源于磁场的变化，并提供产生感生电动势的非静电力。(2)会是什么力？电荷受力不是洛仑兹力，不是静电力，只可能是一种新型的电场力电荷受力假设：存在一种不同于静电场的新类型的电场(2)会是什么力非静电力：涡旋电场力(感生电场力)电荷受力：非静电力：非静电场强：非静电力：涡旋电场力(感生电场力)电荷受力：非静电力：由电动势定义：由法拉第定律：得：感生电场是非保守场。楞次定律表述由电动势定义：由法拉第定律：得：感生电场是非保守场。楞次定律又：感生电场线闭合成环感生电场是无源场。又：感生电场线闭合成环感生电场是无源场。3.两种电场比较静止电荷变化磁场有源，保守场无源，非保守场(涡旋)不能脱离源电荷存在可以脱离“源”在空间传播作为产生的非静电力，可以引起导体中电荷堆积，从而建立起静电场.起源性质特点对场中电荷的作用联系静电场感生电场3.两种电场比较静止电荷变化磁场有源，保守场无源，非保守场由于作用在导体中建立起静电场。4.感生电场存在的实验验证电子感应加速器(医疗，工业探伤，中低能粒子物理实验)，涡流(冶金)……由于作用在导体中建立起静电场。4.感生5.感生电动势的计算两种方法：1.由电动势定义求（已知或易求）或2.由法拉第定律若导体不闭合，需加辅助线构成闭合回路。5.感生电动势的计算两种方法：1.由电动势定义求（例1：求：各边梯形边长已知：半径解：连接半径取三角形回路例1：求：各边梯形边长已知：半径解：连接半径取三角形回路取三角形回路梯形回路取三角形回路梯形回路讨论同时存在的情况.例2：已知：求：回路中解：同时存在设不变：讨论同时存在的情况.例2：已知：求：设导线不动设导线不动例题3：已知：求：直接由法拉第电磁感应定律求解：解：同时存在例题3：已知：求：直接由法拉第电磁感应定律求解：解：同时存在大学物理-动生感生电动势课件第一项：第二项：第一项：第二项：第11章电磁感应与电磁理论结构框图法拉第电磁感应定律动生、感生电动势磁场能量麦克斯韦的电磁理论电动势的概念自感、互感现象第11章电磁感应与电磁理论结构框图法拉第电磁感应定律动生法拉第（MichaelFaraday,1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的.他是电磁理论的创始人之一，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转.法拉第（MichaelFaraday,§11.1电源电动势

§11.1电源电动势电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。+-电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保作用机理：反抗做功，将其他形式能转变为电能断路：时平衡通路外电路：内电路：作用，将由正极负极将由负极正极共同作用形成持续电流。作用机理：反抗做功，断路：时平衡通路外电路：能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功：非静电力为非保守力能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬：可量度电源将其他形式能转变为电能的能力大小定义：电源电动势若只在内电路存在：规定指向：：可量度电源将其他形式能定义：电源电动势若只在内电路存练习：1.

电源路端电压电源电动势比较试比较电源路端电压和电源电动势这两个概念练习：1.电源路端电压电源电动势比较试比较电源路端电压和练习：2.

单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回到电源正极时，下列哪种说法正确？

1)静电力所做总功为零；

2)非静电力所做总功为零；

3)静电力和非静电力做功代数和为零；

4)在电源内只有非静电力做功，在外电路只有静电力做功。╳╳╳练习：2.单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回一电磁感应现象§11.2电磁感应一电磁感应现象§11.2电磁感应二.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：电—磁1821-1831年：法拉第实验：磁—电对称性内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的磁通量的变化率成正比：二.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：1821-:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？(2)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(1)式中(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。能量守恒(1)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞(2)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？引起变化的原因：对线圈参考系：变化对磁铁参考系：不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式，分两种情况处理。(2)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗二.动生电动势1.磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化所产生的感应电动势叫动生电动势。平衡时

~电源，反抗做功，将由负极正极，维持的非静电力—

洛仑兹力2.产生机理：产生的非静电力是什么？二.动生电动势1.磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动生电动势只存在于运动导体内。产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动3.能量关系充当非静电力的只是载流子所受总磁场力的一个分力洛仑兹力不对运动电荷做功洛仑兹力充当非静电力矛盾？思考：+3.能量关系充当非静电力的只是载流子洛仑兹力不对运动电荷做4.计算（两种方法）(2)由法拉第定律求如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。大小和方向可分别确定。(1)由电动势定义求4.计算（两种方法）(2)由法拉第定律求如果回路不闭合例1：长的铜棒，绕其固定端在均匀磁场中以逆时针转动，铜棒与垂直，求解一：取线元与同向例1：长的铜棒，绕其固定端在均匀磁场解二：构成扇形闭合回路由楞次定律:解二：构成扇形闭合回路由楞次定律:例2.如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I的场中向右运动，求其动生电动势。

解一：方向方向例2.如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I的场中向右解二：方向解二：方向三.感生电动势1.导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动势叫感生电动势。2.产生感生电动势的非静电力？问题：(1)是不是洛仑兹力？不是洛仑兹力三.感生电动势1.导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电假设：存在一种不同于静电场的新类型的电场

（感生电场、涡旋电场）。它来源于磁场的变化，并提供产生感生电动势的非静电力。(2)会是什么力？电荷受力不是洛仑兹力，不是静电力，只可能是一种新型的电场力电荷受力假设：存在一种不同于静电场的新类型的电场(2)会是什么力非静电力：涡旋电场力(感生电场力)电荷受力：非静电力：非静电场强：非静电力：涡旋电场力(感生电场力)电荷受力：非静电力：由电动势定义：由法拉第定律：得：感生电场是非保守场。楞次定律表述由电动势定义：由法拉第定律：得：感生电场是非保守场。楞次定律又：感生电场线闭合成环感生电场是无源场。又：感生电场线闭合成环感生电场是无源场。3