12-(3)感生电动势-涡旋电场课件.ppt

1、112-3 12-3 感生电动势感生电动势 涡旋电场涡旋电场2动生电动势：动生电动势： Bv洛伦兹力洛伦兹力 提供提供非静电场力非静电场力mfab i kE mf BvefEmk 3动生电动势：动生电动势：一一 问题的提出问题的提出 Bvmf 洛伦兹力洛伦兹力 - - 非静电场力非静电场力mf0 Bvqfm是是 在移动电荷在移动电荷？谁谁何谓感生电动势？何谓感生电动势？4二二 Maxwell假设假设 (1861年年) 当空间的当空间的磁场磁场发生发生变化变化时，在其周围会产生一种电力线时，在其周围会产生一种电力线闭合闭合的的电场电场，称为涡旋电场，也称，称为涡旋电场，也称感生电场感生电场。如：

2、如： 空间有一均匀磁场，且随时间逐渐空间有一均匀磁场，且随时间逐渐增大增大(1) 闭合导体线圈闭合导体线圈(2) 一段导线一段导线(3) 不放任何导体不放任何导体i 实实BiIkEi 实实B实实BkEkE变化的变化的磁场磁场涡旋电场涡旋电场感应电动势感应电动势& & 感应电场感应电场5三三 涡旋电场和变化磁场之间的关系涡旋电场和变化磁场之间的关系 1 方向方向：左手左手螺旋法则螺旋法则大拇指指向大拇指指向 变化的方向，四指弯曲方向为变化的方向，四指弯曲方向为 的方向的方向 kEdtBd实实BkE0 dtBd实实BkE0 dtBdn6 B三三 涡旋电场和变化磁场之间的关系涡旋电场和变化磁场之间的

3、关系 1 方向方向：左手左手螺旋法则螺旋法则大拇指指向大拇指指向 的方向，四指弯曲方向为的方向，四指弯曲方向为 的方向的方向 kEdtdB2 量值：量值：0 dtdBkE法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律：电源电动势定义式：电源电动势定义式：dtdmi Lkil dE dtdl dEmLki dtsdBdS SsdtBsdtBldESLk 7四四 涡旋电场的性质涡旋电场的性质 涡旋电场涡旋电场无源场无源场0 SksdE静电场静电场dtdl dEmLk 起源起源B0 dtdBkE感应感应电场线电场线静静电场线电场线有旋场有旋场变化磁场变化磁场起源起源静止电荷静止电荷非保守力场非保守力场有源场

4、有源场0 qsdES0 Ll dE无旋场无旋场保守力场保守力场- - 与静电场相比与静电场相比对电荷有力的作用对电荷有力的作用具有质量、能量具有质量、能量8静电场静电场与与感生电场感生电场静电场静电场感生电场感生电场起源起源电荷电荷变化磁场变化磁场电力线电力线形状形状电场的电场的性质性质保守力场保守力场非保守力场非保守力场有源场有源场无源场无源场0 dtdB闭合曲线闭合曲线有旋场有旋场非闭合曲线非闭合曲线无旋场无旋场0 Ll dEdtdl dEmL 感感0 qsdES0 SsdE对电荷有力的作用对电荷有力的作用具有质量、能量具有质量、能量9动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势1 起因起因：

5、导体运动导体运动 - 磁通量变化磁通量变化1 起因起因：磁场变化磁场变化 - 磁通量变化磁通量变化3 方向方向：标量标量BvEk 2 大小大小： bakilEd 3 感应电场方向感应电场方向：2 大小大小：sdtBldESLk dtdmi 左手左手螺旋法则螺旋法则BvEk 0 dtdBkE10 将导体放入将导体放入变化变化的磁场中时，由于的磁场中时，由于在变化的磁场周围存在着在变化的磁场周围存在着涡旋的感生涡旋的感生电场电场，感生电场作用在导体内的自由，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成电荷上，使电荷运动，形成涡电流涡电流。0B dtd五五 电磁感应的应用电磁感应的应用涡电流的

6、应用涡电流的应用抽真空抽真空坩埚坩埚冶金工业冶金工业电磁炉电磁炉利利 & & 弊弊涡流损耗涡流损耗11RNOoiB netNBSi sin 令令 NBSm tmi sin tIRimi sin 发电机的原理发电机的原理12例例1 半径为半径为R的的无限长无限长直螺线管，单位长度上绕以直螺线管，单位长度上绕以n匝线圈，匝线圈，当通入的电流当通入的电流I均匀增加时均匀增加时( )，求求：螺线管内外涡：螺线管内外涡旋电场的分布。旋电场的分布。0 KdtdInIB0 I B0 dtdB0 dtdI自右向左自右向左顺时针为顺时针为正正 BR感B13求：螺线管求：螺线管内内外外涡旋电场的分布涡旋电场的分布

7、0 KdtdInIB0 0 dtdB解：解：螺线管螺线管内内涡旋电场的分布涡旋电场的分布 ( r R )顺时针为顺时针为正正rsdtBl dESLk 由电磁感应定律知由电磁感应定律知由由楞次定律楞次定律或或左手螺旋关系左手螺旋关系知知逆时针方向逆时针方向方向方向：kEkEkErEk 2dstInS 0 20rnk nkrEk02 r R )顺时针为正顺时针为正rsdtBldESLk 由电磁感应定律知由电磁感应定律知逆时针方向逆时针方向方向：方向：kEkEkErEk 2dstInS 0 20Rnk nkrREk022 r R逆时针方向逆时针方向150 dtdB0 dtdI顺时针为顺时针为正正 r

8、nkrREk022 r R逆时针方向逆时针方向nkrEk02 r R逆时针方向逆时针方向螺线管螺线管内内外外的涡旋电场分布：的涡旋电场分布：rEkRO16 0 dtdB顺时针为正顺时针为正解法一：解法一：dtdBrEk2 感生电场感生电场逆时针方向逆时针方向 NMkMNl dE rkE NMdxrdtdB cos21h BAdxhdtdB21hLnk20 22)2(21LRLdtdB NMxdx例例2 若在若在例例1的螺线管横截面上放置一长为的螺线管横截面上放置一长为L的导体棒，的导体棒，求求：导体棒两端的感生电动势。：导体棒两端的感生电动势。MNVV 17 0 dtdB例例2 若在若在例例1的螺线管横截面上放置一长为的螺线管横截面上放置一长为L的导体棒，的导体棒，求求：导体棒两端的感生电动势。：导体棒两端的感生电动势。解法二：解法二：dtdi 方向方向: :MNh22)2(2LRdtdBL rO穿过穿过OMN磁通量磁通量22)2(2LRLBBSsdBS 0 dtd感生电场为感生电场为逆时针逆时针因为因为OM，ON感生电动势为感生电动势为零零？感生电场与导体棒垂直。感生电场与导体棒垂直。iMN kE18作业：作业：练习八练习八