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1、10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应引起磁通量变化引起磁通量变化(binhu)的两种的两种情况：情况：不随时间变化，不随时间变化，而由而由闭合回路的整体或部分在闭合回路的整体或部分在恒定磁场中运动而产生的恒定磁场中运动而产生的电动势动生电动势电动势动生电动势闭合回路的任一部分在磁闭合回路的任一部分在磁场中都不运动，而由场中都不运动，而由 随随时间变化而产生的电动势时间变化而产生的电动势感生电动势感生电动势vabcdBS SN N第一页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电
2、磁感应+AB+-外电路：正电荷在静电场外电路：正电荷在静电场力的作用力的作用(zuyng)下从下从高电势向低电势运动。高电势向低电势运动。内电路：正电荷在非静内电路：正电荷在非静电力的作用下从低电势电力的作用下从低电势(dinsh)向高电势向高电势(dinsh)运动。运动。+补充补充(bchng)(bchng)：电动势：电动势(electromotive(electromotive force)force)的概念的概念第二页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应非静电力非静电力为非静电场的场强为非静电场的场强电源电源(din
3、yun)的电动势是描述电源的电动势是描述电源(dinyun)非静电力非静电力做功本领的物理量做功本领的物理量电源电源(dinyun)的电动势：的电动势：在电源内将单位正电荷从负在电源内将单位正电荷从负极极(fj)(fj)移动到正极的过程中移动到正极的过程中非静电力所作的功非静电力所作的功+AB+-+方向：方向：BA第三页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应+ab一一 动生电动势动生电动势动生电动势的动生电动势的非非静电力场来源静电力场来源 洛伦兹力洛伦兹力-+平衡时平衡时动生电动势的公式动生电动势的公式(gngsh)（一）
4、公式（一）公式(gngsh)的来源的来源第四页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应 一般一般(ybn)情况情况上的动生电动势上的动生电动势整个整个(zhngg)导线导线L上的动生电动势上的动生电动势 导线是曲线导线是曲线,磁场磁场(cchng)为非均匀场。为非均匀场。导线上各长度元导线上各长度元 上的速度上的速度 、各不相同各不相同第五页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应此式为动生电动势公式此式为动生电动势公式(gngsh)，也是发电机发电的最，也是
5、发电机发电的最基本公式基本公式(gngsh)。第六页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应（二）动生电动势的计算（二）动生电动势的计算(j sun)均匀磁场均匀磁场非均匀磁场非均匀磁场计计算算(j j s su u n n)动动生生电电动动势势分分 类类方方 法法平动平动(pn(pngdgdng)ng)转动转动第七页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应步骤步骤(bzhu)：约定约定右旋右旋1）2）求磁通）求磁通3）根据公式）根据公式(gngsh)计算计算
6、说明说明 与与 相反相反1）取线元取线元 ，并规定其方向，并规定其方向2）写出写出3）确定积分）确定积分(jfn)范围，并范围，并积分积分(jfn)说明说明 与与 相反相反第八页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应例例1 一矩形导体线框，宽为一矩形导体线框，宽为 l，与运动导体棒构成闭合回路。，与运动导体棒构成闭合回路。如果如果(rgu)导体棒以速度导体棒以速度 v 作匀速直线运动，求回路内的作匀速直线运动，求回路内的感应电动势。感应电动势。解解:b av电动势方向电动势方向(fngxing)ab方法方法(fngf)一：一
7、：均匀磁场均匀磁场 平动平动第九页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应方法二：根据电磁感应方法二：根据电磁感应(dinc-gnyng)定律解定律解 b avvt电动势方向电动势方向(fngxing)ab经过经过(jnggu)时间时间t：第十页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应+L OP例例2 已知已知:求求:解：解：取线元取线元 ，方向：方向：O P。第十一页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章
8、电磁感应电磁感应+L 特例特例(tl)(tl)+第十二页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应例例3 一直导线一直导线(doxin)CD在一无限长直电流磁场在一无限长直电流磁场中作中作 切割磁力线运动。求：动生电动势。切割磁力线运动。求：动生电动势。abIx解：方法解：方法(f(f ngfngf)一一方向方向 非均匀非均匀(jnyn)(jnyn)磁场磁场 平动平动0 x第十三页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应方法方法(f(f ngfngf)二二abI
9、作辅助线，形成作辅助线，形成(xngchng)(xngchng)闭合回路闭合回路CDEFCDEF方向方向第十四页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应思考思考(s(s k ko)o)：abI做法做法(zuf(zuf)对吗？对吗？第十五页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应 均匀磁场均匀磁场(cchng)(cchng)转动转动例例4 如图，长为如图，长为L的铜棒在磁感应强度的铜棒在磁感应强度(qingd)为为的均匀的均匀(jnyn)磁场中，以角速度磁场中，
10、以角速度绕绕O轴转动。轴转动。求：棒中感应电动势的大小求：棒中感应电动势的大小 和方向。和方向。取微元取微元方向方向解：解：方法一方法一第十六页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应方法方法(f(f ngfngf)二二作辅助线，形成闭合作辅助线，形成闭合(b h)(b h)回路回路OACOOACO负号负号(f ho)(f ho)表示方向沿表示方向沿AOCAAOCAOC、CA段没有动生电动势段没有动生电动势第十七页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应把铜棒
11、换成金属圆盘，把铜棒换成金属圆盘，中心中心(zhngxn)和边缘之间的电动势是多少？和边缘之间的电动势是多少？无数无数(wsh)铜棒一端在圆铜棒一端在圆心，另一端在圆周上。心，另一端在圆周上。o第十八页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应思路思路(sl)(sl)：O OP P r rv v Z Z例例5.5.匀强匀强磁场磁场B B，导体棒，导体棒OPOP绕绕OZOZ轴旋转，角轴旋转，角 速度速度 ,OP=b ,OP=b，为已知为已知 OZ OZ轴轴 。求求POPO两端的电势差？两端的电势差？第十九页，共34页。10-2 1
12、0-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应例例 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割(qig)磁磁 力线运动。已知：力线运动。已知：求：动生电动势。求：动生电动势。+R作辅助线，形成作辅助线，形成(xngchng)(xngchng)闭合回路闭合回路方向：方向：解：方法解：方法(f(f ngfngf)一一课课堂堂练练习习第二十页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应+有一半圆形金属导线有一半圆形金属导线(doxin)在匀强磁场中作切在匀强磁场中作切割
13、磁割磁 力线运动。已知：力线运动。已知：求：动生电动势。求：动生电动势。解：方法解：方法(f(f ngfngf)二二+R方向：方向：第二十一页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应二二 感生感生(n shn)电动电动势（阅读）势（阅读）1、感生电动势、感生电动势由于由于(yuy)磁场发磁场发生变化而激发的电生变化而激发的电动势动势 是什么力使电荷运是什么力使电荷运动而在电路中产生动而在电路中产生(chnshng)电流的电流的呢？呢？电场力电场力不存在不存在不存在不存在洛仑兹力洛仑兹力只可能是一种新型的电场力只可能是一种新型的
14、电场力第二十二页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应18611861年，麦克斯韦提出了感生电场年，麦克斯韦提出了感生电场(din(din chng)chng)的假设的假设 变化的磁场在周围空间要激发电变化的磁场在周围空间要激发电场，称为感生电场。感生电流的产场，称为感生电场。感生电流的产生就是生就是(jish)这一电场作用于导这一电场作用于导体中的自由电荷的结果。体中的自由电荷的结果。感生电场充当着产生感生电场充当着产生(chnshng)感应电动势的非静电力。感应电动势的非静电力。闭合回路中的感生电动势闭合回路中的感生电动
15、势第二十三页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应闭合回路中的感生电动势闭合回路中的感生电动势S不变不变揭示了电场和磁场是相互揭示了电场和磁场是相互(xingh)联联系的。系的。第二十四页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应式中负号表示感生电场式中负号表示感生电场与磁场与磁场(cchng)(cchng)增量增量的方向成左手螺旋关系。的方向成左手螺旋关系。是面元是面元ds处磁感应处磁感应强度随时间的变化率强度随时间的变化率 只要存在只要存在(cnzi)变化
16、变化的磁场，就一定有感生电的磁场，就一定有感生电场场第二十五页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应 感生感生电场是电场是非非保守场保守场 和和 均对电荷有力的作用均对电荷有力的作用.感生电场和静电场的感生电场和静电场的对比对比 静静电场是保守场电场是保守场 静电场由电荷静电场由电荷(dinh)产生；感生电场是由变化产生；感生电场是由变化的磁场产生的磁场产生.第二十六页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应例：将磁铁插入例：将磁铁插入(ch r)非金属环中
17、，环内非金属环中，环内有无感生电动势？有无感应电流？有无感生电动势？有无感应电流？而无感生电流而无感生电流(n shn din li)。解解：有感生有感生(n shn)电动势存在。电动势存在。第二十七页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应2 将形状将形状(xngzhun)完全相同的铜环和木环静止放置，完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时感时 (A)铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势 (
18、B)铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小 (C)铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大 (D)两环中感应电动势相等。两环中感应电动势相等。只要只要(zhyo)存在变化的磁场，哪怕存在变化的磁场，哪怕不存在导体回路，也一定有感生电场产不存在导体回路，也一定有感生电场产生生第二十八页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应 电子感应加速器是利用电子感应加速器是利用(lyng)(lyng)涡旋电场来加速涡旋电场来加速电子的一种设备。电子的一种设备。四四.电
19、子电子(dinz)(dinz)感应加速器感应加速器线圈线圈铁芯铁芯电子束电子束环形真空环形真空管管 道道真空真空(zhnkng)室内激发涡室内激发涡旋电场旋电场第二十九页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应利用涡旋利用涡旋(w xun)电场对电子进电场对电子进行加速行加速电子束电子束电子枪电子枪靶靶第三十页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应导体导体(dot)当大块导体放在变当大块导体放在变化的磁场中，在导体化的磁场中，在导体内部会产生感应电流内部会产
20、生感应电流(dinli)(dinli)，由于这，由于这种电流种电流(dinli)(dinli)在在导体内形成闭合回路，导体内形成闭合回路，故称为涡电流故称为涡电流(dinli)(dinli)。五五 涡电流涡电流(dinli)第三十一页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应涡电流或涡流这种交变电流集中于导体表面涡电流或涡流这种交变电流集中于导体表面(biomin)的效的效应应 趋肤效应趋肤效应 涡电流(dinli)的应用利用涡电流进行利用涡电流进行(jnxng)加热加热1.高频感应电炉与电磁灶的原理高频感应电炉与电磁灶的原理高
21、频电流高频电流交变磁场交变磁场涡旋电场涡旋电场涡电流涡电流热效应热效应炼金属炼金属第三十二页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应电磁炉：交变磁场作用于金属锅底，产生电磁炉：交变磁场作用于金属锅底，产生 大量大量(dling)涡流涡流冶金冶金(yjn)炉：把难溶金属放在陶瓷坩锅中，炉：把难溶金属放在陶瓷坩锅中，套在套在 坩锅外的线圈中通交流电坩锅外的线圈中通交流电2.电磁电磁(dinc)阻尼摆阻尼摆 涡电流的弊涡电流的弊热效应过强、温度过高，热效应过强、温度过高，易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故第三十三页，共34页。10-2 10-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第十三章第十三章电磁感应电磁感应 减少减少(jinsho)涡流涡流1、选择高阻值材料、选择高阻值材料(cilio)2、多片铁芯组合、多片铁芯组合（硅钢（硅钢(gugng)、矽、矽钢等）钢等）第三十四页，共34页。