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1、法拉第电磁感应定律告诉我们：当穿过闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势。穿过闭合回路中的磁通量变化主要有下述不同方式：,电动势,闭合电路的总电动势,: 非静电的电场强度.,1）稳恒磁场中的导体运动,2）导体不动，磁场变化,动生电动势,感生电动势,引起磁通量变化的原因,一 动生电动势,: 非静电的电场强度.,（一） 动生电动势的成因分析：,金属导轨连接AB两端，导轨中形成沿ACB方向的电场；,导轨中的自由电子在电场力作用下沿着BCA方 向定向运动，形成沿着ACB方向的电流。,电子运动到A端，两端累计的电荷减少，电场减弱；,向下的洛仑兹力大于向上的电场力，在洛仑兹力的作用下，电子
2、将克服电场力继续从A端回到B端，从而保证两端有稳定的电荷分布（电势差）。,运动导体棒AB作为电源，A端相当于电源的正极，B端相当于负极，不断地将电子从电源A端通过电源内部搬运到电源B端；,洛仑兹力就是此电源的非静电力，即动生电动势中的非静电力。,设杆长为,（二） 动生电动势的表达式,非静电场,洛伦兹力,动生电动势的非静电力,（1）洛仑兹力是否做功？,对电子做正功！,对电子做负功！, , , , ,总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！,（2）回路中的电能从何而来？,外力克服安培力所做的功转化为回路中的电能！,（3）动生电动势与切割磁场线,为导线AB在dt时间间隔内扫过面积的磁通量,均匀磁场 平动,解
3、：,均匀磁场 转动,例2 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为,的均匀磁场中，以角速度,绕O轴转动。,求：棒中感应电动势的大小 和方向。,解：方法一,取微元,符号表明方向为,方法二,作辅助线，形成闭合回路OACO,符号表示方向沿AOCA,OC、CA段没有动生电动势,问题,把铜棒换成金属圆盘， 中心和边缘之间的电动势是多少？,典型结论,特例,例3 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁 力线运动。已知：,求：动生电动势。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,作辅助线，形成闭合回路,方向：,解：方法一,+,解：方法二,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,方向：,例4 一直导线CD在
4、一无限长直电流磁场中作 切割磁力线运动。求：动生电动势。,a,b,I,解：方法一,方向,方法二,a,b,I,作辅助线，,方向,形成闭合回路CDEF,思考,做法对吗？,二、感生电动势和感生电场,1、感生电动势 由于磁场发生变化而激发的电动势,电 磁 感 应,洛仑兹力,?,变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，称为涡旋电场或感生电场。记作 或,感生电场力,由电动势的定义,2、 麦克斯韦假设：,结合法拉第电磁感应定律,由电动势的定义,讨论,2） S 是以 L 为边界的任一曲面。,的法线方向应选得与曲线 L的积分方向成右手螺旋关系,1） 此式反映变化磁场和感生电场的相互关系， 即感生电场是由变
5、化的磁场产生的。,是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率,不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率,3）,5）感生电场电力线,很高的对称性!,3、感生电场的计算,例1 局限于半径 R 的圆柱形空间内分布有均匀磁场， 方向如图。磁场的变化率,求：圆柱内、外的 分布。,方向：逆时针方向,与 L 积分方向切向同向,与 L 积分方向切向相反,在圆柱体外，由于B = 0,由图可知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内,方向：逆时针方向,解法一,例16-5 如图：已知R，B=B0 t，金属棒AB长R， 求棒上的感生电动势 。,解法二,三、 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
6、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。,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,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,“ 内侍李舜举家曾为暴雷所震。其堂之西室,雷火自窗间出，赫然出檐，人以为堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆黔。有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然.”,北宋沈括梦溪笔谈 ,利用涡旋电场对电子进行加速,四 电子感应加速器,
