高中物理-感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1課件-新人教版選修3

感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)第一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分?！緩?fù)習(xí)回憶】1、什么是電源？什么是電動(dòng)勢(shì)？穿過(guò)閉合回路磁通量發(fā)生了變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)那局部導(dǎo)體相當(dāng)于電源，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？2、楞次定律第二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。

法拉第電磁感應(yīng)定律指出，當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化的方式實(shí)質(zhì)為兩類：I、閉合回路面積不變，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化。II、磁場(chǎng)不變，閉合回路的面積隨時(shí)間變化。第三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】一.電磁感應(yīng)中的感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)變化的磁場(chǎng)在閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).哪一種作用扮演了非靜電力的角色?變化磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng).wmv第四頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。磁場(chǎng)變強(qiáng)①英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)，稱為感生電場(chǎng)，也叫渦旋電場(chǎng)。②感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的，感生電場(chǎng)的方向可以根據(jù)楞次定律用右手螺旋定那么來(lái)判斷。第五頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用。感生電場(chǎng)方向就是感應(yīng)電流方向,判斷方法:楞次定律第六頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別靜電場(chǎng)

E0感生電場(chǎng)

Ek起源由靜止電荷激發(fā)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)線形狀電場(chǎng)線為非閉合曲線電場(chǎng)線為閉合曲線Ek靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)第七頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。靜電場(chǎng)E0感生電場(chǎng)Ek電場(chǎng)的性質(zhì)為保守場(chǎng),可引入勢(shì)(能)為非保守場(chǎng),不可引入勢(shì)(能)靜電場(chǎng)為有源場(chǎng)感生電場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)他們間也有共性：具有場(chǎng)物質(zhì)形式的所有共性；均對(duì)電荷有力的作用，且場(chǎng)強(qiáng)定義相同；在導(dǎo)體中，感生電場(chǎng)可引起電荷的積累從而建立靜電場(chǎng)。第八頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體就是電源,其電路就是內(nèi)電路,當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電.感生電場(chǎng)是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原因,感生電場(chǎng)的方向同樣可由楞次定律判斷.第九頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。第十頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。鐵芯線圈電束子環(huán)形真空室B磁場(chǎng)電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。第十一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。它的柱形電磁鐵在兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)。射入其中的電子就受到這感應(yīng)電場(chǎng)的持續(xù)作用而被不斷加速。第十二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。二.電磁感應(yīng)中的洛倫茲力和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么?導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)?第十三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。【演示實(shí)驗(yàn)】第十四頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。理論分析：××××××××××××××××××××v___fff第十五頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分?！痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢羦___+++導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差——?jiǎng)由妱?dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是導(dǎo)體中的自由電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力作用的結(jié)果。f第十六頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化閉合回路的任何局部都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于S的變化引起回路中變化由于B的變化引起回路中變化非靜電力就是洛侖茲力，由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)渦旋電場(chǎng)，非靜電力就是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷作功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)方向的來(lái)源非靜電力楞次定律判斷楞次定律或右手定那么第十七頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。例：如圖，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在M和P之間接有阻值為R＝3.0Ω的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)＝0.5m，其電阻為r＝1.0Ω，與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B＝0.4T?，F(xiàn)使ab以v＝10m／s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。〔1〕ab哪點(diǎn)電勢(shì)高?ab兩點(diǎn)間的電壓多大？〔2〕維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？〔3〕ab向右運(yùn)動(dòng)1m的過(guò)程中，外力做的功是多少？電路中產(chǎn)生的熱量是多少？RBrPMNaQbv〔1〕a1.5V〔2〕0.1N〔3〕0.1J0.1J第十八頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。小結(jié)感應(yīng)電場(chǎng):由變化的磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng).感生電動(dòng)勢(shì):由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì).動(dòng)生電動(dòng)勢(shì):由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)第十九頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。導(dǎo)體CD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度V向右運(yùn)動(dòng),并且導(dǎo)線CD與B、V的方向相垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起運(yùn)動(dòng).因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為F洛=eVB,F洛方向向下．在力Ｆ的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過(guò)剩的負(fù)電荷,導(dǎo)體上端出現(xiàn)過(guò)剩的正電荷．結(jié)果使導(dǎo)體上端C的電勢(shì)高于下端D的電勢(shì),出現(xiàn)由C指向D的靜電場(chǎng),此時(shí)電場(chǎng)對(duì)自由電子的作用力是向上,與洛倫茲力方向相反,當(dāng)二力互相平衡時(shí)，ＣＤ兩端便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差。

LDCXXXXXXXXXXXXXXXVF電F洛【理論分析】第二十頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分?？梢?運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源,C為正極,自由電子受到洛倫茲力的作用,從Ｃ端搬到Ｄ端；也可以看作是正電荷受洛倫茲力的作用從Ｄ端搬運(yùn)到Ｃ端．這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力,根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義,電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移動(dòng)到正極非靜電力所做的功,作用在單位正電荷上的洛倫茲力于是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)就是與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致.第二十一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。問(wèn)題：洛倫茲力總與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直.因此,洛倫茲力對(duì)電荷不做功.但是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)又等于洛倫茲力搬運(yùn)單位正電荷所做的功,兩者是否矛盾？其實(shí)并不矛盾．運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的自由電子，不僅隨導(dǎo)體以速度v運(yùn)動(dòng)，而且還沿導(dǎo)體v‘做定向運(yùn)動(dòng)，正是這個(gè)定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流．因此導(dǎo)體中電子的合速度是Ｖ＝v＋v‘，電子所受的總的洛倫茲力為Ｆ＝eＶＢ．Ｆ與合速度v垂直，它對(duì)電子不做功．Ｆ的一個(gè)分量是Ｆ１=evB,這個(gè)分力對(duì)電子做功，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)．Ｆ的另一個(gè)分量是Ｆ２＝ev’B，Ｆ２的方向與v方向相反，是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的，做負(fù)功．可以證明兩個(gè)分力Ｆ１和Ｆ２所做的功代數(shù)和為零．結(jié)果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起到傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個(gè)分量Ｆ２所做的功，通過(guò)另一個(gè)分量Ｆ１轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的能量．νvν′FF1F2XXXXXXXXXXXXXXX第二十二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)九分。三.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分在某些情況下只有相對(duì)意義.例如在教科書圖4.2-2所示的實(shí)驗(yàn)中,如果在相對(duì)于磁棒靜止的參考系內(nèi)觀察，磁棒不動(dòng)，空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒(méi)有發(fā)生變化，而線圈在運(yùn)動(dòng)，線圈內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的．但