2022-2023学年高二物理竞赛课件：感生电动势

感生电动势 一、感生电动势 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的一般表示式为： 如果回路L及其包围的面积保持不变，则 感生电动势 动生电动势: 导体切割磁力线，非静电力，安培力 区别于 感生电动势: 磁场变化引起，驱动力？ a b q q 相同变量放同一侧 二、感生电场—感生电动势产生的原因 1861年麦克斯韦大胆假设: “变化的磁场会产生感应电场”。 即感生电动势等于感生电场场强的环量。 问题 产生感生电动势的非静电力是什么？ 感应电场涡旋电场 三、感生电场和静电场比较 1. 有旋，非保守场，不能定义电势，又叫涡旋电场 S：以L为边界的面积 感生电场与静电场的相同点: 对带电粒子同样施以力的作用， 这种力与带电粒子的运动速度无关，也是电场力。 2. 无源场 感生电场与静电场的区别: 数学中规定,等式左方线积分的积分回路L的正向,和右方面积分的积分曲面S法线的正向,两者应符合右手螺旋法则.因此式中的负号表明,感应电场的绕行方向与磁场变化率的方向之间满足左手螺旋关系, 应该特别注意的是,与E感满足左手螺旋关系的是B的变化率而不是B本身. 与 的比较 静电荷激发 变化的磁场激发 保守场，有电势概念 非保守场（涡旋场）， 无电势概念 无源场 有源场 线是无头无尾的闭合曲线 线起自正电荷、止于负电荷 根源 环量 通量 静电场 类磁场 1. 空间总电场场强 静电场 感生电场 2. 感生电场是以法拉第电磁感应定律为基础的,源于法拉第电磁感应定律又高于法拉第电磁感应定律。 讨论 3. 感生电场的计算 长直螺线管：管内磁场沿轴向均匀分布 螺绕环：沿环内部均匀分布 感生电场和磁场具有相同对称性。 类比于，磁场和生场电流有相同对称性 类磁场，环路定理，可求解对称体系的感生电场 L ×××× ×××××× ××××× 解：柱对称，任选一横截面，它的封闭边界为环路积分路径L，感生电场方向沿积分路径 例：空间均匀的磁场限制在半径为 R 的圆柱内， 的方向平行柱轴，且有 求：E 感生 分布 r < R r > R L O 回路方向：磁场右手螺旋向 负号表示和回路正向相反 一些特殊的处理方法： 螺线管状磁场，匀强磁场，感生电场的方向沿环切向，半径线上的感生电动势 可利用这一特点较方便地求其他线段内的感生电动势 补上半径方向的线段，构成回路，利用法拉第电磁感应定律求闭合回路的感生电动势。 . . . . . . . . . . . . . E感 . . . . . . . . . . . . . 解：补上两个半径 oa 和 bo 与 ab 构成回路obao 比如：求右图中线段ab内的感生电动势 E感 的方向沿电场线的切向，半径方向无电动势 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a a a b r O P OP = a 通常的笨办法： 结果相同！ $