淺談電磁感應(yīng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

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1、淺談電磁感應(yīng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)貴州省遵義市第三中學(xué)陳祥銀電磁感應(yīng)是電磁學(xué)部分的重要組成部分，學(xué)生對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的理解和計(jì)算往往感到非常困難，對(duì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路的處理更加困惑，究其原因是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解不夠，對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和電磁感應(yīng)中的內(nèi)外電路分析不清楚，本文就此問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。一、對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化率成正比，眠詈，學(xué)生往往根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律認(rèn)知產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是閉合電路且穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致認(rèn)識(shí)上的失誤，當(dāng)電路不是閉合

2、時(shí)，也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可以假想電路是閉合的,從而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律處理。例題1.如圖所示，磁場(chǎng)垂直面積S=200cm2的開(kāi)口金屬環(huán)面，當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間按B=0.5t+2變化，求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。分析：由于線圈有一個(gè)較小的開(kāi)口，當(dāng)磁通量發(fā)生變化時(shí)，沒(méi)有感應(yīng)電流，二0.5T/s則由法拉第電磁感可以假設(shè)缺口處接通構(gòu)成一個(gè)閉合電路，由題意些應(yīng)定律：E=n—=nS—=1X2X1(T2X0.5ArAr=1X1O'2V例題2.如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)=20cm的金屬桿以一端為圓心沿垂直于磁場(chǎng)方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度為w=10rad/s,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度

3、B=0.5T,求金展桿的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E.分析：設(shè)想oa、某一半徑和圓弧構(gòu)成閉合電路，設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間At,oa金屬桿轉(zhuǎn)2到。b位置，則磁通量的變化量豊沁=警，由法拉第電磁感應(yīng)定b缶_△①nBwL"1x0.5x10x0.2-佯：E=n==Ar22=1(V)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向：由上假設(shè)，感應(yīng)電流的方向由楞次定律可以判斷，從而可以判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。上面的處理基于一種假設(shè)，我們知道它是正確的，但是沒(méi)有較大的說(shuō)服力，對(duì)內(nèi)外電路的判斷存在困難，選修3?2第四章第5節(jié)專門(mén)對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)內(nèi)外電路的判斷提供了方法，二、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)

4、勢(shì)1.感牛電動(dòng)勢(shì)由于磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生渦旋感生電場(chǎng)，從而導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感生電場(chǎng)提供非靜電力，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈是否閉合無(wú)關(guān)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知給感生電動(dòng)勢(shì)：「AOsABE=n=nAtAt例題3、如圖所示面積S=100cm2的金屬線圈，線圈的匝數(shù)n=50匝，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面向里且隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，求線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)aRBfT0.10.2i/sE。分析：由圖可知磁場(chǎng)的變化率為一定律sBA/恒量即里=Tls,由法拉第電磁感應(yīng)Ar=50x0.01x1=0.5(V)線圈相當(dāng)于電源部分，感生電動(dòng)勢(shì)的方向：逆時(shí)針?lè)较颍?/p>

5、2?動(dòng)生屯動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體中的自由電荷由于導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)發(fā)牛運(yùn)動(dòng)，即導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng),受到洛倫茲力的作用而發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛倫茲力提供非靜電力。所以動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)。單根導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B丄厶丄V時(shí)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=^=8LVAr例題4.如圖所不，在一個(gè)光滑水平金屬框架上垂直放置一根長(zhǎng)l=0.4m的金屬棒ab,其電Xcb阻r=0.1Q.框架左端的電阻R-0.4Q.垂直框面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.1T.當(dāng)用外力使棒ab以速度v=5m/s右移時(shí)，ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)￡=A/分析：由E=—=B

6、LV=0.1X0.4X5=0.2(V)Ab導(dǎo)線相當(dāng)于電源部分，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向：逆時(shí)針?lè)较蛉?、感生電?dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)同吋存在吋電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1、由電源電動(dòng)勢(shì)的疊加原理：同向電動(dòng)勢(shì)相加，反向電動(dòng)勢(shì)相減例題5..如圖所不，在一個(gè)光滑水平金屬框架上垂直放置一根長(zhǎng)l=0.4m的金屬棒ab,其電阻尸0.1Q.框架左端的電阻R=0.4Q.垂直框面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度按如圖所示的規(guī)律變化.T=0時(shí)，ab棒到cd的距離為xo=0.2m,當(dāng)用外力使棒ab以速度v=0.5m/s右移時(shí)，球t二2s時(shí)刻ab棒屮產(chǎn)生的感應(yīng)電流1=?！?x0+Vt)L=(0.2+0.5

7、x2)x0.4xl分析：t時(shí)刻閉合電路中的感牛電動(dòng)勢(shì)E］：=0.48(V)感生電動(dòng)勢(shì)Ei的方向：逆吋針?lè)较騮時(shí)刻閉合電路中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E2:=—=BLV=(kt+B0)LV=(1x2+0)x0.4x0.5=0.4(V)?Ar動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E］的方向：逆時(shí)針?lè)较騮時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Ei+E2=0.88VI=E/(r+R)=l.76(A)2、由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算Ar[k(t+Ar)+B0]xL[xq+v(t+A0]-(kt+BJxL(x0+vt)Ar=(B°+kt)vl+kL(x(}+v/)+kvLt當(dāng)4tO時(shí)，E=(Bq+kt)vl+￡厶(

8、兀0+vt)=0.88(V)可以證明：當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)的變化都是使磁通量變?nèi)嘶蜃冃。鼈儺a(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同向，則式￡=(Bo+kt)vl+kL(xQ+vt)中的v>k為同號(hào)。當(dāng)導(dǎo)