12.2 动生电动势与感生电动势

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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12.2动生电动势与感生电动势法拉第电磁感应定律1一、动生电动势动生电动势的非静电场来源：洛伦兹力××××××××××××××××××××OP---++平衡时设杆长为L,则方向?2解: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。方向OP×××××××××××××××××××××××××oP3例2一导线矩形框的平面与磁感

2、强度为的均匀磁场相垂直,在此矩形框上，有一质量为m长为l的可移动的细导体棒MN;矩形框还接有一个电阻R,其值较之导线的电阻值要大得很多.若开始时,细导体棒以初速度沿如图所示的矩形框运动。++++++求:棒的速率随时间变化的函数关系。4方向沿Ox轴反向。解:如图建立坐标棒中,且由++++++则5例3圆盘发电机。一半径为R1的铜薄圆盘,以角速率绕通过盘心垂直的金属轴O转动。轴的半径为R2，圆盘放在磁感强度为的均匀磁场中,的方向亦与盘面垂直。有两个集电刷a、b分别与圆盘的边缘和转轴相连，试计算它们之间的电势差，并指

3、出何处的电势高。...6解:因为圆盘厚度<

4、量GSl10若闭合线圈l的电阻为R,感应电流若螺线管内的电流发生变化GSll中产生感生电动势11GS不是电场力：不是洛仑兹力：因为周围没有静电场源。因为洛仑兹力要求:运动电荷进入磁场才受洛仑兹力，而现在是先有磁场变化而后才有自由电荷作定向运动。线圈l中的自由电荷是在什么力的驱动下运动？问题:12因此,导体内自由电荷作定向运动的非静电力只能是变化的磁场引起的。这种非静电力能对静止电荷有作用力,因此,其本质是电场力。麦克斯韦在进行了上述分析之后,提出了涡旋电场的概念。131861年麦克斯韦提出了涡旋电场(感生电场

5、)的概念,麦克斯韦认为：涡旋电场是一种客观存在的物质,它对电荷有作用力。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。相应引入涡旋电场场强1.涡旋电场142.涡旋电场的性质(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的。(2)涡旋电场的电场线是环绕磁感应线的闭合曲线。因此涡旋电场的环流不为零,即(3)的通量　　　与类似,涡旋电场是无源场。153.Ek的环流与感生电动势由法拉第电磁感应定律又有因为回路不动,又,所以16可见,

6、只要,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。感生电场的环流就不为零。感生电场的环流171.计算磁通量的面积的周界就是式中的积分回路。2.公式中的负号是楞次定律的数学表示式。这时Ev的回绕方向与组成左螺旋,即用左手四指表示Ev的回绕方向,姆指表示的方向。Ev注意:18判定的方向注意是与,而不是与组成左螺旋。194.感生(涡旋)电场与静电场的比较共同处：这两种电场都对电荷有力的作用。不同处：(1)电场激发(2)电场线涡旋电场是由变化磁场激发。静电场是由电荷激发。涡旋电场线——环绕

7、磁感应线的闭合曲线。静电场线——不闭合,有头有尾。20(4)电通量(3)电场的环流涡旋电场的环流不为零。静电场的环流为零。静电场对闭合曲面通量不为零。涡旋电场通量为零。21运用法拉第电磁感应定律,即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Ｅk的环流定理,即感生电动势计算方法222应用:涡电流当大块导体与磁场有相对运动时或处在变化的磁场中,大块导体中也会激起感应电流,称为涡电流。涡电流可以在导体中产生大量的热量,其热量与产生磁场的交变电流频率的二次方成正比。23在工业生产中常用工频感

8、应炉来冶炼特种合金,生活中电磁灶也利用涡电流产生热量来加热食品。在变压器,电动机的铁心中产生的涡电流会使铁心温度升高造成事故,常用彼此绝缘的硅钢片来减少涡电流的影响。涡电流的热效应24例1法拉第电机,设铜盘的半径为R，角速度为。求盘上沿半径方向产生的电动势。铜盘可视为无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上,即为并联，因此其电动势类似于一根铜棒绕其一端旋转产生的电动势。解25解建立坐标系，取线元dl，该