人教版高中物理选修3-2《电磁感应现象的两类情况》.ppt

1、电磁感应现象的两类情况,【复习回顾】,1、什么是电源？什么是电动势？,思考：穿过闭合回路磁通量发生了变化，回路中产生感应电动势。产生感应电动势那部分导体相当于电源，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？,2、楞次定律,分析：英国物理学家麦克斯韦认为，磁场的变化时会在空间激发一种电场。如果此刻空间存在闭合导体,导体中自由电荷就会在这种电场的作用下做定向移动,产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势.变化的磁场在周围空间激发的电场, 叫感生电场,由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势.感生电动势的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用,一.电磁感应现象中的感生电场,感生电场与静电场的区别,静电场 E0

2、,感生电场 Ek,起源,由静止电荷激发,由变化的磁场激发,电场线形状,电场线为非闭合曲线,电场线为闭合曲线,Ek,静电场为有源场,感生电场为无源场,静电场E0,感生电场Ek,电场的性质,为保守场, 可引入势(能),为非保守场, 不可引入势(能),静电场为有源场,感生电场为无源场,他们间也有共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。,感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感生电场的方向同样可由楞次定律判断。,铁,芯,线圈,电,束,子,环形 真空室,B,磁场,电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。,它的柱形电磁

3、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断加速。,二.电磁感应现象中的洛伦兹力,问题：导体切割磁感线的运动也会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么?,理论分析：, ,v,f,f,f, ,v,导体两端产生电势差动生电动势,动生电动势是导体中的自由电荷在磁场中受到洛伦兹力作用的结果。,f,X X X X X X X X X X X X X X X,导体CD在匀强磁场B中以速度V向右运动,并且导线CD与B、V的方向相垂直,由于导体中的自由电子随导体一起运动.因此每个电子受到的洛

4、伦兹力为F洛=eVB,F洛方向向下在力的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷, 导体上端出现过剩的正电荷结果使导体上端C的电势高于下端D的电势,出现由C指向D的静电场,此时电场对自由电子的作用力是向上,与洛伦兹力方向相反,当二力互相平衡时，两端便产生一个稳定的电势差。,L,D,C,推导动生电动势大小的表达式,V,F电,F洛,三.感生电动势和动生电动势的划分,在某些情况下只有相对意义.例如在教科书图4.2-2所示的实验中,如果在相对于磁棒静止的参考系内观察，磁棒不动，空间各点的磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈内的电动势是动生的但是，如果在相对于线圈静止的参考系内观察，则看到由于磁棒运动，引起空间磁场变化，因而线圈中的电动势是感生的在这种情况下，究意把电动势看作动生的还是感生的，决定于观察者所在的参考系然而，并不是在任何情况下都能通过参考系的变换把一种电动势归结为另一种电动势，教科书图4.2-5所示的实验就是一例子,图4.2-2,图4.2-5,动生电动势,感生电动势,特点,磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化,闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化,原因,由于S的变化引起回路中变化,由于B的变化引起回路中变化,非静电力就是洛仑兹力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势