電磁感應現(xiàn)象-法拉第電磁感應定律-動生電動勢課件

12.1-2法拉第電磁感應定律動生電動勢

1一、電磁感應1.電磁感應現(xiàn)象1820年丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，人們就開始了其逆效應的研究。1831年八月英國物理學家M.Faraday發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象并總結出電磁感應定律，大大推動了電磁理論的發(fā)展。電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)，不但找到了磁生電的規(guī)律，更重要的是它揭示了電和磁的聯(lián)系，為電磁理論奠定了基礎。并且開辟了人類使用電能的道路。成為電磁理論發(fā)展的第一個重要的里程碑。當回路磁通發(fā)生變化時在回路中產生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。產生的電流叫感應電流。2幾個實驗B變NS①B

S變KB變②Bθ變wn0θ③④3I感I感1834年楞次提出判斷感應電流的方法，敘述：閉合回路中感應電流的方向總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。

感應電流的效果，總是反抗引起感應電流的原因。2.楞次定律感應電流方向的判斷方法:①回路中m

是增加還是減少；②由楞次定律確定B感方向；③.由右手定則判定I感方向。這個原因包括引起磁通量變化的相對運動或回路的形變。4二、法拉第電磁感應定律1.電源的電動勢電源：將其它形式的能量轉變?yōu)殡娔艿难b置。

在電源內部存在一非靜電力，該非靜電力將正電荷從電勢低的電源負極移動到電勢高的正極。負載AB電源

在電源內把單位正電荷從負極移到正極的過程中非靜電力所作的功。定義：電源電動勢設在電源內把正電荷dq從負極移到正極的過程中非靜電力所作的功dA。5外來場對電荷dq的非靜電力就是：電源電動勢單位：伏特。它描寫了電源將其它形式能量轉變成電能的能力。在電源內,電荷dq由負極移到正極時非靜電力所作的功為：電動勢是標量,但含正負。利用場的觀點，可以把非靜電力的作用看成是一種非靜電力場的作用，并把這種場稱為外來場。以來表示外來場的強度。6磁通鏈數(shù)（磁鏈）:若有N匝線圈，它們彼此串聯(lián)，總電動勢等于各匝線圈所產生的電動勢之和。若每匝磁通量相同：感應電流與m隨時間變化率有關。2.感應電流、感應電量回路中的感應電流I感：設每匝的磁通量為1、2、

3，則有：9感應電量為：

感應電量只與回路中磁通量的變化量有關，與磁通量變化的快慢無關。因為感應電流又可表示為：1.選擇回路的繞行方向，確定回路中的磁感應強度B；2.由求回路中的磁通量m

；3.由求出

；4.由的正負判定其方向3.應用法拉第電磁感應定律解題的方法10LabI例1：

在通有電流為I=I0cosωt的長直載流導線旁，放置一矩形回路，如圖所示，回路以速度v水平向右運動，求回路中的感應電動勢。解：建立坐標系，如圖所示取一窄帶dx，xdxxo電流I產生的磁感應強度為：11LIS例2：長直螺線管繞有N匝線圈，通有電流I且（C為常數(shù)且大于零），求感應電動勢。B解：12感應電動勢磁通量m變動生電動勢磁場不變，回路面積S變感生電動勢回路不動，磁感應強度變

在磁場中,導體棒AB以v沿金屬導軌向右運動,導體切割磁力線,回路面積發(fā)生變化,導體內產生動生電動勢。自由電子所受的洛侖茲力

產生動生電動勢的實質是由于運動導體中的電荷在磁場中受洛侖茲力fL的結果。一、動生電動勢的起因13由得:代入得:方向：電動勢方向從負極到正極。以上結論普遍成立。大?。簽榕c

的夾角；為與的夾角。如果整個回路都在磁場中運動，則在回路中產生的總的電動勢為：二、動生電動勢14每個電子受的洛侖茲力洛侖茲力對電子做功的代數(shù)和為零。對電子做正功，反抗外力做功洛侖茲力的作用并不提供能量，而只是傳遞能量，即外力克服洛侖茲力的一個分量

所做的功，通過另一個分量

轉換為動生電流的能量。實質上表示能量的轉換和守恒。發(fā)電機的工作原理就是靠洛侖茲力將機械能轉換為電能。結論動生電動勢只存在于運動的一段導體上，而不動的那一段導體上沒有電動勢。（課本P.85,圖12-8）15載流子受到洛侖茲力：洛侖茲力對載流子的功率：第一項是產生動生電動勢的非靜電力的功率，因u與qvB同方向，故非靜電力做正功；矢量混合積公式∴洛侖茲力對載流子的功率:P=0第二項是宏觀上表現(xiàn)為安培力的分力的功率，因v與quB反方向，故安培力做負功。（上冊，P.345）（課本P.85,圖12-8）164.求導體元上的電動勢5.由動生電動勢定義求解。動生電動勢的求解可以采用兩種方法：一是利用“動生電動勢”的公式來計算；二是設法構成一種合理的閉合回路以便于應用“法拉第電磁感應定律”求解。公式：1.確定導體處磁場

；3.分割導體元dl，確定的與

的夾角q2；2.確定

和

的夾角q1；三、應用動生電動勢的解題方法17w

B例1：在均勻磁場B中，一長為L的導體棒繞一端o點以角速度w

轉動，求導體棒上的動生電動勢。oL解1：由動生電動勢定義計算dlvl分割導體元dl,導體元上的電動勢為:導體元的速度為:l整個導體棒的動生電動勢為:方向沿棒指向o點。與

的夾角：和

的夾角：18解2：利用法拉第電磁感應定律計算構成假想扇形回路，使其包圍導體棒旋轉時掃過的面積；回路中只有導體棒部分產生電動勢，虛線部分靜止不產生電動勢。ovBω扇形面積：感應電動勢為：由楞次定律可判斷動生電動勢的方向沿導體棒指向o。其中利用法拉第電磁感應定律與用動生電動勢的方法計算的結果相同。19例2:在通有電流I的無限長載流直導線旁，距a垂直放置一長為L以速度v向上運動的導體棒，求導體棒中的動生電動勢。解1：由動生電動勢定義計算由于在導體棒處的磁感應強度分布是非均勻的，導體上各導體元產生的動生電動勢也是不一樣的，分割導體元dx。aLIxdxx導體元處的磁場B為：導體元所產生的動生電動勢方向沿x軸負向，大小為：與

的夾角：和

的夾角：20解2：利用法拉第電磁感應定律計算構成假想矩形回路，將回路分割成無限多長為y、寬為dx的面元.整個回路的磁通量為