大学物理 动生电动势与感生电动势

第8章电磁感应与电磁场1（1）稳恒磁场中的导体运动,或者回路面积变化、取向变化等动生电动势（2）导体不动,磁场变化感生电动势引起磁通量变化的原因8.2动生电动势与感生电动势法拉第电磁感应定律tidd第8章电磁感应与电磁场2一、动生电动势1、非静电力：洛伦兹力××××××××××××××××××××vBOP-mF--++eFBeFv)(m平衡时kemEeFFBeFEvmk非静电场方向：O→P第8章电磁感应与电磁场3OPlBd)(vOPlEdki方向?i2、动生电动势的计算由电动势的定义，有1）在上述情况下0bliavBdlBvdlBvl说明：2）一般情况下，计算动生电动势：步骤：a任取一元段dlb确定的方向vB()dvBdlc求d积分求()ivBdl第8章电磁感应与电磁场4解:lBdvlBd)(div例1一长为L的铜棒在磁感强度为的均匀磁场中,以角速度在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动。求:铜棒两端的感应电动势。B方向OPi×××××××××××××××××××××××××oPBvldLllB0dLlB0idv2i21LB第8章电磁感应与电磁场5解:建立如图的坐标系,取积分元dx,由安培环路定理知在dx处的磁感应强度为xIBπ20因为xBBd//;vv→例2金属杆以速度v平行于长直导线移动。求:杆中的感应电动势多大?哪端电势高？xvdLI→dx第8章电磁感应与电磁场6dx处的动生电动势xxIlBidπ2dd0vvdLdIxxILddilnπ2dπ200vv金属杆的电动势负号表明左端电势高。xvdLI→dx第8章电磁感应与电磁场7dB0dt0i二、感生电动势有旋电场1.非静电力-感生电场变化的磁场在其周围空间激发出一种新的涡旋状电场,不管其周围空间有无导体,不管周围空间有否介质还是真空;称其为涡旋电场或感生电场。涡旋电场是一种客观存在的物质,它对电荷有作用力。若有导体回路存在，则感生电场力驱动电荷运动在回路中将产生感应电动势。第8章电磁感应与电磁场8涡旋电场（感生电场）的性质(1)只要有变化的磁场,就有涡旋电场。涡旋电场不是由电荷激发,由变化磁场激发。(2)电场线是环绕磁感应线的闭合曲线。因此环流不为零,即d0ilEl(3)的通量与类似,涡旋电场是无源场。d0iSESiEB第8章电磁感应与电磁场9判定的方向iE0tBBiE0tBBiE注意是与,而不是与组成左螺旋。tB/BiEtBEi第8章电磁感应与电磁场102.Ei的环流与感生电动势iddkillElEl由法拉第电磁感应定律又有tΦddiidddilΦEltsSBttΦdddddStBsd因为回路不动,又,所以dSΦBS由电动势的定义，有第8章电磁感应与电磁场11ddilsBElSt可见,只要,0tB感生电场的电场线是闭合的,感生电场也称为涡旋电场,是有旋场,是非保守场。即，感生电场的环流就不为零。感生电场的环流d0ilEl第8章电磁感应与电磁场3．感生电场和静电场的比较：静电场涡旋电场相同ccFqEiiFqE不同0clEdl（保守力场）iBEdldst（非保守场、有旋场）0ciEdsq（有源场）0iEds（无源场）ccDdsq（有源场）0iDds（无源场）对导体产生静电感应对导体产生电磁感应（产生涡电流）第8章电磁感应与电磁场应用：涡电流（涡流）大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。铁芯交流电源涡流线第8章电磁感应与电磁场涡电流的热效应利用涡电流进行加热利1、冶炼难熔金属及特种合金2、家用如：电磁灶3、电磁阻尼，电磁制动铁芯交流电源涡流线弊热效应过强、温度过高，易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故减少涡流：1、选择高阻值材料2、多片铁芯组合涡电流的机械效应依据——楞次定理第8章电磁感应与电磁场15运用法拉第电磁感应定律,即stBtΦSdddi先求线圈所在处的磁通量,再求磁通量的变化率。感生电动势计算方法1运用Ｅi的环流定理,即idddilΦElt感生电动势计算方法2第8章电磁感应与电磁场16例1一个半径为R的长直载流螺线管，内部磁场强度为,现已知为大于零的恒量。B/Bt求管内外的感生电场。解分析电场线是一系列以O为圆心的圆。idddiLiiLLElElElRro0tBldiEB第8章电磁感应与电磁场1712iBErt22iRBErt2mπRBΦtΦddm2mπrBΦ外部(rR)内部(rR)2πiErrBORroB