導(dǎo)體線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算如圖.ppt

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1、1第九章電磁感應(yīng)§9-1電磁感應(yīng)定律§9-2動(dòng)生電動(dòng)勢感生電動(dòng)勢§9-3電子感應(yīng)加速器渦電流§9-4自感與互感§9-5磁場能量磁懸浮列車首頁上頁下頁退出2前面所討論的都是不隨時(shí)間變化的穩(wěn)恒場我們現(xiàn)將研究隨時(shí)間變化的磁場，電場，以進(jìn)一步揭示電與磁的聯(lián)系。3§9-1電磁感應(yīng)定律一、法拉第電磁感應(yīng)定律1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：回路某一部分相對磁場運(yùn)動(dòng)或回路發(fā)生形變使回路中磁通量變化而產(chǎn)生電流回路靜止而磁場變化使回路中磁通量變化而產(chǎn)生電流兩種情況：42、法拉第電磁感應(yīng)定律(１）感應(yīng)電動(dòng)勢的概念①從全電路歐姆定律出發(fā)——電路中有電流就必定有電動(dòng)勢，故感應(yīng)電流應(yīng)源于感應(yīng)電動(dòng)勢。②從電磁

2、感應(yīng)本身來說：電磁感應(yīng)直接激勵(lì)的是感應(yīng)電動(dòng)勢。如何定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大??？5不論何種原因使通過回路面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量對時(shí)間的變化率成正比。即(２）法拉第電磁感應(yīng)定律③若為N匝線圈，則式中?=N?稱作磁通匝鏈數(shù)，簡稱磁鏈。①在SI制中K=1②式中的負(fù)號是楞次定律的數(shù)學(xué)表示(請記住)6(3）磁通計(jì)那么t1～t2時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線上任一截面的感應(yīng)電量大小為式?1,?2中是t1,t2時(shí)刻回路中的磁通。＊：如果能測出導(dǎo)線中的感應(yīng)電量，且回路中的電阻為已知時(shí)，那么由上面公式，即可算出回路所圍面積內(nèi)的磁通的變化量——磁通計(jì)就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)

3、計(jì)的。如果閉合回路為純電阻R時(shí)，則回路中的感應(yīng)電流為上式說明，在一段時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)線截面的電量與這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線所圍磁通的增量成正比。7二、楞次定律*：注意其“補(bǔ)償”的是磁通的變化，而不是磁通本身。１、定律內(nèi)容：閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，總是使得這感應(yīng)電流在回路中所產(chǎn)生的磁通去補(bǔ)償（或反抗）引起感應(yīng)電流的磁通的變化。82、感應(yīng)電流方向的判斷3、楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。確定外磁場方向→分析磁通量的增減△?m→運(yùn)用“反抗磁通量的變化”判斷感應(yīng)電流磁場的方向→運(yùn)用右手縲旋法則確定感應(yīng)電流方向（即感應(yīng)電動(dòng)勢方向）。NSNS9§9-2動(dòng)生電動(dòng)勢感

4、生電動(dòng)勢?感應(yīng)電動(dòng)勢的非靜電力實(shí)質(zhì)？研究表明對應(yīng)于磁通變化的兩種方式，其產(chǎn)生電動(dòng)勢的非靜電力的實(shí)質(zhì)是不同的。一是磁場不變,回路的一部分相對磁場運(yùn)動(dòng)或回路面積發(fā)生變化致使回路中磁通量變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，謂之動(dòng)生電動(dòng)勢。另一種情況是回路面積不變,因磁場變化使回路中磁通量變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,謂之感生電動(dòng)勢。10一、動(dòng)生電動(dòng)勢1、動(dòng)生電動(dòng)勢的經(jīng)典電子理論解釋圖中導(dǎo)線ab以v向右切割磁力線，導(dǎo)體中自由電子也以v速向右運(yùn)動(dòng)。則由知電子將向下堆積，而a端將因缺少電子而帶正電，vabfm＋＋11當(dāng)fe與fm平衡時(shí),即有eE=evB,于是ab兩端形成穩(wěn)定的電勢差電子又將受到一

5、個(gè)電場力向上，于是在導(dǎo)體內(nèi)就形成一個(gè)由a?b的附加電場E/，?kvab＋＋fmE/?e如果把這段導(dǎo)體看成電源，那么電源中的非靜電力就是洛侖茲力，其電動(dòng)勢的大小，即為12由電源電動(dòng)勢的定義在任意的穩(wěn)恒磁場中，一個(gè)任意形狀的導(dǎo)線線圈L(閉合的或或不閉合的)在運(yùn)動(dòng)或發(fā)生形變時(shí)，各個(gè)線元的速度v的大小和方向都可能是不同的。這時(shí)，在整個(gè)線圈L中所產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢為2、動(dòng)生電動(dòng)勢計(jì)算式的一般表示式式中是單位正電荷在磁場力作用下的位移。(請記住)13產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電力是洛侖茲力，說明洛侖茲力在輸運(yùn)電荷的過程中作了功，可在§9-4中已交待因洛侖茲力總是垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)速度而不

6、做功，這是一對矛盾。在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中載流子具有隨導(dǎo)體本身的運(yùn)動(dòng)速度v，而受洛侖茲力fmv=qv?B載流子相對于導(dǎo)體的定向運(yùn)動(dòng)速度u，所受洛侖茲力fmu=qu?B總洛侖茲力Ｆ＝qv?B＋qu?B３、產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢過程中的能量轉(zhuǎn)換?????????14?????????載流子的合速度總的洛侖茲力的功率為利用混合積公式15可知所以總的洛侖茲力的功率為零，即總的洛侖茲力仍然不做功。但為維持導(dǎo)體棒以速度v作勻速運(yùn)動(dòng)，必須施加外力以克服洛侖茲力的一個(gè)分力fmu=qu×B。由前述可知即外力克服洛侖茲力的一個(gè)分力fmu=qu×B所做的功率fmu·v剛好等于通過洛侖茲力的另一個(gè)分力fmv

7、對電子的定向運(yùn)動(dòng)所做的正功的功率fmv·u。16即，總的洛侖茲力不對電子作功，而只是傳遞能量。在這里，洛侖茲力起到了能量轉(zhuǎn)化的傳遞作用。17則oa棒所產(chǎn)生的總動(dòng)生電動(dòng)勢為解：在oa棒上離o點(diǎn)l處取微元dl動(dòng)生電動(dòng)勢的方向：由v×B知，其方向由a指向o。例9－1長為L的金屬棒oa在與B?的均勻磁場中以勻角速?繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，求棒中的動(dòng)生電動(dòng)勢的大小和方向。v與B垂直，且18ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢由v?B可判斷,其方向從b到a，即a點(diǎn)電勢高。例9－2一金屬棒ab與長直電流I?且共面，其相對關(guān)系如圖所示，ab以勻速v平行于長直導(dǎo)線向上運(yùn)動(dòng)，求金屬棒中的動(dòng)生電動(dòng)的大小和方向。解