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1、+-+一、上次课内容的复习及新内容的引入：一、上次课内容的复习及新内容的引入： 电动势的定义：将电动势的定义：将单位正电荷从电源负极通单位正电荷从电源负极通过电源内部搬运到电源正极时非静电力所做的功过电源内部搬运到电源正极时非静电力所做的功.电动势：电动势： 当穿过闭合回路所围面当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值时间变化率的负值. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第法拉第 1、导致穿过闭合回路的磁通量发生变化机制、导致穿过闭合回路的磁通量发生
2、变化机制 有哪些呢？有哪些呢？ 新内容的引入新内容的引入 2、为什么磁通量变化就可以导致感应电动、为什么磁通量变化就可以导致感应电动 势的产生呢？其中的非静电力是什么力呢？势的产生呢？其中的非静电力是什么力呢？ 从前面的演示可以看出：当磁铁靠近线圈时，线从前面的演示可以看出：当磁铁靠近线圈时，线圈附近的磁场越来越强，导致穿过线圈的磁通量越来圈附近的磁场越来越强，导致穿过线圈的磁通量越来越大，从而在线圈中产生感应电动势；当磁铁远离线越大，从而在线圈中产生感应电动势；当磁铁远离线圈时，线圈附近的磁场越来越弱，导致穿过线圈的磁圈时，线圈附近的磁场越来越弱，导致穿过线圈的磁通量越来越小，同样在线圈中产
3、生感应电动势。通量越来越小，同样在线圈中产生感应电动势。 无论是磁铁靠近还是远离线圈，线圈磁通量的变无论是磁铁靠近还是远离线圈，线圈磁通量的变化都是由于磁铁的运动导致线圈附近的磁场变化而引化都是由于磁铁的运动导致线圈附近的磁场变化而引起的，我们通常将由于磁场的变化而在导体或导体回起的，我们通常将由于磁场的变化而在导体或导体回路中所引起的感应电动势称为感生电动势。路中所引起的感应电动势称为感生电动势。 感生电动势感生电动势 从前面的演示可以看出：当导体棒向右运动时，从前面的演示可以看出：当导体棒向右运动时，回路包围的面积越来越大，穿过回路的磁通量越来越回路包围的面积越来越大，穿过回路的磁通量越来
4、越大，从而在回路中产生感应电动势；当导体棒向左运大，从而在回路中产生感应电动势；当导体棒向左运动时，回路包围的面积越来越小，穿过回路的磁通量动时，回路包围的面积越来越小，穿过回路的磁通量越来越小，同样也在回路中产生感应电动势。越来越小，同样也在回路中产生感应电动势。 无论导体棒向右还是向左运动，回路磁通量的变无论导体棒向右还是向左运动，回路磁通量的变化都是由于导体棒的运动而引起的，我们通常将由于化都是由于导体棒的运动而引起的，我们通常将由于导体或导体回路在磁场中运动而引起的感应电动势称导体或导体回路在磁场中运动而引起的感应电动势称为动生电动势。为动生电动势。 动生电动势动生电动势课堂练习：课堂
5、练习：1、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？感生电动势感生电动势课堂练习：课堂练习：2、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？动生电动势动生电动势课堂练习：课堂练习：3、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？、判断下面情形中的感应电动势是感生电动势还是动生电动势？感生电动势和动生电动势兼而有之感生电动势和动生电动势兼而有之 二、动生电动势的成因分析：二、动生电动势的成因分析：AB ABff+ AB+由于金属导轨将导体棒由于金属导轨将
6、导体棒AB两端连接起来了，这样在金属导两端连接起来了，这样在金属导轨中将出现沿着轨中将出现沿着ACB方向的电场，金属中的自由电子在电场力方向的电场，金属中的自由电子在电场力作用下沿着作用下沿着BCA方向定向运动，形成沿着方向定向运动，形成沿着ACB方向的电流。方向的电流。 如果自由电子运动至导体棒如果自由电子运动至导体棒A端就终止，那末，导体棒两端就终止，那末，导体棒两端累积的电荷就会迅速中和，两端的电势差就会迅速等于零，端累积的电荷就会迅速中和，两端的电势差就会迅速等于零，在回路中只能产生瞬间的电流。那末，怎样才能使回路中形成在回路中只能产生瞬间的电流。那末，怎样才能使回路中形成持续的电流呢
7、？持续的电流呢？ AB+f 随着电子定向运动到随着电子定向运动到A端，使两端累积的电荷减少，电场减端，使两端累积的电荷减少，电场减弱，导体棒中的电子所受的电场力减小，向下的洛仑兹力将大弱，导体棒中的电子所受的电场力减小，向下的洛仑兹力将大于向上的电场力，在洛仑兹力的作用下，电子将会克服电场力于向上的电场力，在洛仑兹力的作用下，电子将会克服电场力继续从继续从A端通过导体棒回到端通过导体棒回到B端，从而保持两端有稳定的电荷累端，从而保持两端有稳定的电荷累积，保持稳定的电势差。积，保持稳定的电势差。 通过以上分析不难看出：对于整个回路而言，运动导体棒通过以上分析不难看出：对于整个回路而言，运动导体棒
8、AB就相当于一个具有一定电动势的电源，就相当于一个具有一定电动势的电源，A端相当于电源的正端相当于电源的正极，极，B端相当于电源的负极；不断地将电子从电源端相当于电源的负极；不断地将电子从电源A端通过电源端通过电源内部搬运到电源内部搬运到电源B端从而使导体棒两端保持稳定电势差的洛仑兹端从而使导体棒两端保持稳定电势差的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。力就是此电源的非静电力，即动生电动势中的非静电力。 AB三、动生电动势的表达式：三、动生电动势的表达式： AB 我们通常将电源内部电势升高的方向，或者从电我们通常将电源内部电势升高的方向，或者从电源负极经电源内部至电源正极的方
9、向规定为电动势的源负极经电源内部至电源正极的方向规定为电动势的方向。方向。AB 如图所示的向右运动的导体棒如图所示的向右运动的导体棒AB中动生电动势中动生电动势的方向就是从的方向就是从B指向指向A的方向。的方向。整个闭合导体回路整个闭合导体回路L在磁场中运动，则在磁场中运动，则L讨讨论论（1）洛仑兹力是否做功？）洛仑兹力是否做功？ AB AB对电子做正功！对电子做正功！ AB对电子做负功！对电子做负功！ AB总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！ AB讨讨论论（2）回路中的电能从何而来？）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！外力克服安培力所
10、做的功转化为回路中的电能！四、动生电动势的计算：四、动生电动势的计算：思路：思路：2、整个运动导线、整个运动导线L上的动生电动势为：上的动生电动势为：1、在运动导线上取一段长度元、在运动导线上取一段长度元 ，并规定，并规定 的取的取向，向，写出长度元写出长度元 上的动生电动上的动生电动势势3、如果计算结果为正，表明动生电动势的方向与、如果计算结果为正，表明动生电动势的方向与 的取向相同；如果计算结果为负，则表明动生电动势的的取向相同；如果计算结果为负，则表明动生电动势的方向与方向与 的取向相反。的取向相反。注意：在电源内部电动势的方向是从低电势位指向高电势位的方向！注意：在电源内部电动势的方向
11、是从低电势位指向高电势位的方向！例、例、AB和和BC为两段导线，长度均为为两段导线，长度均为L，在，在B处相接成处相接成 角，若使导线在磁感应强度为角，若使导线在磁感应强度为B的均匀磁场中以速度的均匀磁场中以速度 向上匀速运动，如图所示，磁场方向垂直于纸面向内，向上匀速运动，如图所示，磁场方向垂直于纸面向内，则则A、C两端的电势差为多少？哪端电势高？两端的电势差为多少？哪端电势高？BCA AB先算先算AB段导线段导线负号表明电动势的方向与负号表明电动势的方向与的取向相反，即由的取向相反，即由BA，A端电端电势高，势高，B端电势低。端电势低。CB 再算再算BC段导线段导线负号表明电动势的方向与负
12、号表明电动势的方向与的取向相反，即由的取向相反，即由CB，B端电端电势高，势高，C端电势低。端电势低。 - ABC例：如图所示，长度为例：如图所示，长度为L导体棒导体棒OA绕绕O点以角点以角速度速度 在竖直平面内在竖直平面内内匀速转动，均匀磁场垂内匀速转动，均匀磁场垂直于竖直平面向内，磁感应强度为直于竖直平面向内，磁感应强度为B，求该导，求该导体棒的动生电动势，并判断哪一端的电势高？体棒的动生电动势，并判断哪一端的电势高？OA OA 负号表明电动势的方向与负号表明电动势的方向与的取向相反，即由的取向相反，即由AO，O端电端电势高，势高，A端电势低。端电势低。例、如图所示，直角三角形金属框架例、
13、如图所示，直角三角形金属框架abc放置于放置于均匀磁场中，磁场均匀磁场中，磁场B平行于平行于bc边，边，ab边的长度为边的长度为l，ac边的长度为边的长度为d。当金属框架绕。当金属框架绕bc边以角速度边以角速度 匀速转动时，求匀速转动时，求abc回路的感应电动势和回路的感应电动势和a、c两两点间的电势差点间的电势差VaVc。bacB 整个回路整个回路OACO的感应电动势为零，这表明的感应电动势为零，这表明OA段段的动生电动势与的动生电动势与OCA段的动生电动势相互抵消，即段的动生电动势相互抵消，即OA段的动生电动势与段的动生电动势与OCA段的动生电动势相等，此段的动生电动势相等，此时相当于两个
14、电动势相等的电源并联。时相当于两个电动势相等的电源并联。OA C例例:半径为半径为R的半圆形导线以速度的半圆形导线以速度 向右平移，求动生电动势。向右平移，求动生电动势。OCA 方向：方向：ACO例例:任意形状的导线以速度任意形状的导线以速度 向右平移向右平移，求动生电动势。求动生电动势。 CAL方向：方向：CA例：求例：求AB导线中的动生电动势。导线中的动生电动势。IadAB IadAB O方向：方向：BAB端电势高，端电势高，A端电势低！端电势低！例：求例：求AB导线中的动生电动势。导线中的动生电动势。IadAB 例：求例：求AB导线中的动生电动势。导线中的动生电动势。IadAB 例、无限
15、长直导线中通有电流，矩形线圈与之共面，尺例、无限长直导线中通有电流，矩形线圈与之共面，尺寸和寸和t=0时刻的位置如图所示，如果矩形线圈以速度时刻的位置如图所示，如果矩形线圈以速度 匀速匀速向上运动，求任意时刻向上运动，求任意时刻t矩形线圈中的感应电动势。矩形线圈中的感应电动势。 bc边和边和ad产生的动生电动势相互抵消，整个回路产生的动生电动势相互抵消，整个回路的感应电动势等于零。的感应电动势等于零。例、无限长直导线中通有电流，矩形线圈与之共面，例、无限长直导线中通有电流，矩形线圈与之共面，尺寸和尺寸和t=0时刻的位置如图所示，如果矩形线圈以速度时刻的位置如图所示，如果矩形线圈以速度 匀速向右
16、运动，求任意时刻匀速向右运动，求任意时刻t矩形线圈中的感应电动势。矩形线圈中的感应电动势。 例：求例：求AB导线的动生电动势。导线的动生电动势。IdABa 能否投影能否投影到水平方到水平方向进行计向进行计算呢？算呢？例：求例：求AB导线的动生电动势。导线的动生电动势。Id 整个三角形回路的感整个三角形回路的感应电动势等于零，但应电动势等于零，但BC边不能产生动生边不能产生动生电动势，电动势，AB边与边与AC边产生的动生电动势边产生的动生电动势大小相等方向相反，大小相等方向相反，相互抵消，因此，可相互抵消，因此，可以将以将AB边投影到水边投影到水平方向计算动生电动平方向计算动生电动势！势！ABaC例：求例：求AB导线的动生电动势。导线的动生电动势。IdABa 能否投影能否投影到竖直方到竖直方向进行计向进行计算呢？算呢？例：求例：求AB导线的动生电动势。导线的动生电动势。IdABa 不能投影到不能投影到竖直方向进竖直方向进行计算！行计算！C例：求例：求AB导线的动生电动势。导线的动生电动势。IABa d+ tABCABCABCABC ABff+五、总结五、总结
