《大學物理下教學》電磁感應(1)ppt課件

1、哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應7.3 動生電動勢動生電動勢 由于導體運動而產(chǎn)生的感應電動勢。由于導體運動而產(chǎn)生的感應電動勢。vvBltxBltBabddddi三者互相垂直、假定：baBvlx在量值上等于在單位時間內(nèi)導線所切割的磁力線數(shù)。在量值上等于在單位時間內(nèi)導線所切割的磁力線數(shù)。方向：從方向：從b指向指向a在磁場中運動的導線在磁場中運動的導線運動導線相當于一個電源，在電源內(nèi)部，運動導線相當于一個電源，在電源內(nèi)部，電動勢方向由低電勢指向高電勢。電動勢方向由低電勢指向高電勢。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應babalBvlElEd)(

2、ddkki構(gòu)成動生電動勢的本質(zhì)，構(gòu)成動生電動勢的本質(zhì)，是運動電荷受洛倫茲力的結(jié)果。是運動電荷受洛倫茲力的結(jié)果。非靜電性場強非靜電性場強:BveEek非靜電性力就是洛倫茲力非靜電性力就是洛倫茲力:BvEk三者不互相垂直、一般：Babv哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應問題：洛倫茲力究竟做功不做功？問題：洛倫茲力究竟做功不做功？ffBvueF)(安培力安培力非靜電性力非靜電性力BvvuufFf回答：洛倫茲力總的來說不做功?；卮穑郝鍌惼澚偟膩碚f不做功。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈設(shè)矩形線圈設(shè)矩形線圈a

3、bcd的匝數(shù)為的匝數(shù)為N，面積為面積為S，在勻強磁場中繞固，在勻強磁場中繞固定的軸線定的軸線OO轉(zhuǎn)動，磁感應轉(zhuǎn)動，磁感應強度強度B與與OO軸垂直。軸垂直。經(jīng)過每匝線圈平面的磁通量為經(jīng)過每匝線圈平面的磁通量為RiooBnabcd cosBStNBStNddsinddi哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應tNBSsini是常量如tddttt時，則在，時，設(shè)00NBS0令tsin0i這樣電動勢隨時間作周期性變化。在兩個相鄰的半周期中，電動勢隨時間作周期性變化。在兩個相鄰的半周期中，電動勢的方向相反。在這種交變電動勢的作用下，線圈電動勢的方向相反。在這種交變電動勢的作用下，線

4、圈中的電流也是交變的。中的電流也是交變的。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應lB dvLllB0dLlB0OPdv2OP21LB解：解：lBd)(di v 例例1 一長為一長為 的銅棒在磁感強度為的銅棒在磁感強度為 的均勻的均勻磁場中磁場中,以角速度以角速度 在與磁場方向垂直的平面上繞在與磁場方向垂直的平面上繞棒的一端轉(zhuǎn)動，求棒的一端轉(zhuǎn)動，求: 銅棒兩端的感應電動勢銅棒兩端的感應電動勢. LB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +oPB點點 P 的電勢高于點的電勢高于

5、點 O 的電勢的電勢 方向方向 O Pi vld哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應例例2 如下圖，一長直導線中通有電流如下圖，一長直導線中通有電流I = 10安培，有安培，有一長一長l = 0.2米的金屬棒米的金屬棒AB，以，以v = 2米米/秒的速度秒的速度平行于長直導線作勻速運動，如棒的近導線的平行于長直導線作勻速運動，如棒的近導線的一端間隔導線一端間隔導線a = 0.1米，求米，求:金屬棒中的動生電金屬棒中的動生電動勢。動勢。xdxalIABv哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應方向：從方向：從B到到A，A點的電勢比點的電勢比B點高。

6、點高。xdxalIABvV104 . 4)ln(2d2d600ialavIxvxIlaaBAABxvxIxBvd2dd0i解：解：xIB20哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應 例例3 一導線矩形框的平面與磁感強度為一導線矩形框的平面與磁感強度為 的均的均勻磁場相垂直勻磁場相垂直.在此矩形框上在此矩形框上,有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為 長為長為 的的可挪動的細導體棒可挪動的細導體棒 ; 矩形框還接有一個電阻矩形框還接有一個電阻 ,其值較之導線的電阻值要大得很多其值較之導線的電阻值要大得很多.假設(shè)開場時假設(shè)開場時,細導細導體棒以速度體棒以速度 沿如下圖的矩形框運動沿如下圖的矩形

7、框運動,試求棒的速率試求棒的速率隨時間變化的函數(shù)關(guān)系隨時間變化的函數(shù)關(guān)系. mlBMNR0v解：解：Rv22lBBIlFF+lRBvoxMNBlviIRvv22ddlBtmttlB022dd0mRvvvvtlB)(022emRvv哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應 vba例例4、在勻強磁場、在勻強磁場 B 中，有一半徑為中，有一半徑為R 的的3/4圓周長圓周長 的圓弧導體，以如圖的圓弧導體，以如圖 v 方向運動。方向運動。 求：求：ab=?哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應 解：解：lBvd)(dilBvlBvdsind)2cos(yBv

8、d vbaxyVBdl BvRyBvRRbaab2dd2222i哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應 例例5、如圖，、如圖，I 長直導線與直角三角形共面，知：長直導線與直角三角形共面，知：AC=b, 且與且與 I 平行，平行，BC=a，假設(shè)三角形以，假設(shè)三角形以v向右平移向右平移，當，當 B 點與長直導線的間隔為點與長直導線的間隔為 d 時。時。求：三角形內(nèi)感應電動勢的大小和方向。求：三角形內(nèi)感應電動勢的大小和方向。ABCvI哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應解：解：)(2d)(0adIvbBvblBvCAACABABBAlBvlBvdco

9、sd)(0d)(BCCBlBv方向：順時針方向：順時針ABCvIxvBACBAaddxvxIsindcos20dadaIvbxabvxIaddln2d200哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應7.4 感生電動勢感生電動勢 有旋電場有旋電場由于磁場變化引起的感應電動勢。由于磁場變化引起的感應電動勢。感生電場感生電場vNSBI麥克斯韋指出：麥克斯韋指出：變化的磁場在其周圍激發(fā)了變化的磁場在其周圍激發(fā)了一種電場，稱為感生電場。一種電場，稱為感生電場。這種電場作用于導線中的自在電荷，這種電場作用于導線中的自在電荷，從而引起感生電動勢。從而引起感生電動勢。與動生電動勢的區(qū)分是相

10、對的。與動生電動勢的區(qū)分是相對的。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應當回路固定不動時，法拉第電磁感應定律可表為當回路固定不動時，法拉第電磁感應定律可表為SLStBlEdd反映出變化的磁場能激發(fā)電場。反映出變化的磁場能激發(fā)電場。場的存在并不取決于空間有無導體回路存在。場的存在并不取決于空間有無導體回路存在。其電場線既無起點也無終點，永遠是閉合的，其電場線既無起點也無終點，永遠是閉合的，稱為有旋電場。稱為有旋電場。感生電場不是保守力場，感生電場不是保守力場，留意方向！留意方向！哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應電子感應加速器電子感應加速器B

11、LVtB哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應渦電流渦電流哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應例例6、一半徑為、一半徑為R的的3/4圓弧導體，圓心位于均勻磁場的圓弧導體，圓心位于均勻磁場的中心，磁感應強度為中心，磁感應強度為B，以，以dB/dt的速率減小。的速率減小。求：導體內(nèi)產(chǎn)生的感生電動勢。求：導體內(nèi)產(chǎn)生的感生電動勢。 bao哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應解：解： 感生電場線為順時針方向的同心圓，感生電場線為順時針方向的同心圓，取半徑為取半徑為R的圓形閉合回路順時針繞向，的圓形閉合回路順時針繞向，SLStBl

12、Edd2dd2RtBRE) 0dd(dd2tBtBRE)243(diRElEabtBRRtBRdd4323dd22 bao哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應例例7、一半徑為、一半徑為R的長直螺線管，的長直螺線管，dB/dt0，且為常數(shù)。，且為常數(shù)。 其內(nèi)放一導線其內(nèi)放一導線ab，長為，長為l。求：求：1管內(nèi)外的感生電場；管內(nèi)外的感生電場；2ab上的感生電動勢；上的感生電動勢； 3當當ab=bc=R時，時，ac上的感生電動勢。上的感生電動勢。abO c哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院七七 電磁感應電磁感應解：解：1 感生電場線為逆時針方向的同心圓，感生電場線為逆時針方向的同心圓，任取一半徑為任取一半徑為r的電場線作為閉合回路，的電場線作為閉合回路，SLStB