高中物理奥林匹克竞赛——动生电动势-感生电动势(共18张PPT)

要求在电源内电路中存在一种能反抗静电力、并把正电荷由负极低电势处推向正极高电势处的非静电力Fk 电源 什么装置能提供非静电力？ 例: 干电池、发电机、太阳能电池 能将其他形式的能量 转化为电能的装置 如何度量这种本领？ ε----电动势 一、电源 电动势 Fk Fe G 。 。 + 6.2 动生电动势 感生电动势 电动势： 非静电力对应非静电场 从场的观点： 电源把单位正电荷经内电路从负极移到正极的过程中，非静电力Fk所作的功 基本概念 感生电动势： 二、动生电动势 根据引起磁通量变化的原因不同，将感应电动势划分为 磁场分布不变,导体回路或导线在磁场中运动而引起的感应电动势 动生电动势： 导体回路不动,磁场随时间发生变化而引起的感应电动势 fm Fe d c × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ○ G b a 当 时达到平衡 动生电动势怎么产生的？ 导线运动，其中的自由电子受洛伦兹力而定向运动产生电动势。 洛伦兹力可以看作电子受的 非静电力。 根据电源电动势的定义 非静电场强 确定动生电动势的“方向” 在磁场中运动的任意形状的导线，其动生电动势为：  + − B  (1) 适用于一切产生电动势的回路 (2) 适用于切割磁力线的导体 (3) 说明： (4) 闭合回路中的动生电动势为 例1 在匀强磁场 B 中，长 L 的铜棒绕其一端 O 在垂直于 B 的 平面内转动，角速度为   O L 求 棒上的电动势 解 方法一 (动生电动势): dl 方向 方法二(法拉第电磁感应定律): 在 dt 时间内导体棒切割磁场线 方向由楞次定律确定 A→O 直导线AB以速率v沿平行于长直载流导线的方向运动，AB与载流直导线共面，且与它垂直。设直导线中的电流为I,导线AB长为L，A端到直导线的距离为d. 解： 利用动生电动势定义求解 例2: 求：导线AB上的感应电动势 dx上的动生电动势为 负号表明：A端电势高 三、感生电动势 1、感生电动势： 导体回路不动,磁场随时间发生变化而引起的感应电动势 静止的导线圈，只要磁场变化，其中就会有电流。 Maxwell假设：随时间变化的磁场在其周围会激发一种电场， 这种电场称为感生电场，其场强用Ek表示。 有 I（感）,必有i 存在，非静电力是什么？ 感生电场对电荷有力的作用，这种力提供了非静电力 感生电动势为： 2.感生电场 感生电场的性质 表明：感生电场为无源场 表明：感生电场为非保守场,（非势场） 感生电场线是无头无尾的闭合曲线。 感生电场也叫做涡旋电场 静电场与涡旋电场比较 相同点 静电场 涡旋电场 对电荷都有作用力 不同点 起源 静止电荷 性质 保守场 非保守场 有源场 无源场 变化磁场 法拉第电磁感应定律 感生电动势的计算 因为回路固定不动，磁通量的变化仅来自磁场的变化 在变化的磁场中，有旋电场强度对任意闭合路径 L的线积分等于这一闭合路径所包围面积上磁通量的变化率。 说明： EV EV 符合左螺旋法则,此关系满足楞次定律 与 B B 例1: 求： 解： 在半径为R 的无限长直螺线管中内部的磁场B随时间做线性变化（ ） 管内外的感生电场 Ek 管内： 管外： r R r R O r 长直螺线管磁场 Uab 例2: 求: (1) 直径上放一导体杆ab ， (2) 导体杆位置如图时， Uab 解: (1) (2) 方法1： R b a × × × × × × × × R b a dl Ek Ek h 方法2： 构造闭合回路L ,并判断b，c 两点的电势高低。 求: 解: R b a × × × × × × × × × × × × × × × × b a c O 四、涡电流 产生原因： 大块的金属导体处在变化的磁场中时，通过金属块的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，在金属内部形成电流，称为涡电流。