大学物理课件---动生电动势-[福州大学...李培官].ppt

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1、今天是14八月2021大学物理福州大学至诚学院---动生电动势大学物理教研室李培官第八章.电磁感应-电磁场8-2-1.动生电动势动生电动势【演示动画】在磁场中,导体棒AB以v沿金属导轨向右运动,导体切割磁力线,回路面积发生变化,导体内产生动生电动势。自由电子所受的洛仑兹力产生动生电动势的实质是由于运动导体中的电荷在磁场中受洛仑兹力fL的结果。动生电动势的起因一.动生电动势产生的机理在洛仑兹力的作用下，电子向导线的B端移动，而A端由于缺少电子而出现正电荷的积累，这样在两端就形成一电场，这时电子除了受到洛仑兹力外还要受到电场力的作用。电场力为当导体两端的电荷积累到

2、一定程度，电场力与洛仑兹力达到平衡，这时电子的受力达到平衡，不再发生定向移动。导体两端出现恒定的电势差，相当于一个电源。电源内部两端形成的电场称为非静电场:非静电的电场强度.电源和水泵作用的类比【演示动画】由得:代入得:电源的电动势等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极过程中非静电力所做的功。若，则的方向与积分路径方向一致；反之，若，则的方向与积分路径方向相反。的方向也可以用右手定则判定。如果电路不闭合，导线AB上仍有动生电动势，但没有感应电流。所以动生电动势为：v+++++++++++++++B+++++fmef+++++由电动势定义：为非静电场。kEk运动

3、导线ab产生的动生电动势为:二.动生电动势的表达式导线是曲线,磁场为非均匀场。导线上各长度元dl上的速度v各不相同,dl上的动生电动势:整个导线上的动生电动势一般情况如果整个回路都在磁场中运动，则在回路中产生的总的电动势为：讨论洛仑兹力是否做功？××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××AB动生电动势是由洛仑兹力对电荷做功引起的；洛仑兹力总是与电荷运动方向垂直，它对电荷不做功。那么，动生电动势做功的能量从何而来？在导体中，自由电子除了随导体以速度运动外，电子还相对导体以速度运动

4、，所以每个电子受到的总洛仑兹力为对电子做正功，反抗外力做功三.洛仑兹力做功详谬洛仑兹力对电子做功的代数和为零。洛仑兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量，即外力克服洛仑兹力的一个分量所做的功，通过另一个分量转换为动生电流的能量。实质上表示能量的转换和守恒。发电机的工作原理就是靠洛仑兹力将机械能转换为电能。结论发电机工作原理【演示动画】【例1】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.用电磁感应定律四.动生电动势计算举例+解：方法二.应用动生电动势公式+++

5、+++++++++++++++R方向：【例2】在通有电流I的无限长载流直导线旁，距a垂直放置一长为L以速度v向上运动的导体棒，求导体棒中的动生电动势。解1：由动生电动势定义计算由于在导体棒处的磁感应强度分布是非均匀的，导体上各导体元产生的动生电动势也是不一样的，分割导体元dx。aLIxdxx导体元处的磁场B为：导体元所产生的动生电动势方向沿x轴负向，大小为：与的夹角和的夹角解2：利用法拉第电磁感应定律计算构成假想矩形回路，将回路分割成无限多长为y、宽为dx的面元.整个回路的磁通量为：穿过面元的磁通量为：整个导体棒的动生电动势为:导体所产生的动生电动势方向沿x轴负

6、向。aLIxdx回路中的感应电动势为：vadxyBIL由于假想回路中只有导体棒运动，其它部分静止，所以整个回路中的电动势也就是导体棒的电动势。电动势的方向由楞次定律可知水平向左。19【例3】法拉第电机,设铜盘的半径为R，角速度为。求盘上沿半径方向产生的电动势。铜盘可视为无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上,即为并联，因此其电动势类似于一根铜棒绕其一端旋转产生的电动势。解方法一：应用动生电动势公式求解解：取微元方向【例4】在匀强磁场B中，有一长为L的铜棒OA在垂直于磁场的平面内，绕棒的端点O，以角速度ω沿顺时针方向匀速旋转，求这根铜棒两端的电势差。++++++++

7、++++++++++++++++++++++O+++++++++B+++++++++++ωLAdlv铜棒两端的电势差方法二作辅助线，形成闭合回路OACO方向沿OACO，OC、CA段没有动生电动势.++++++++++++++++++++++++++++++O+++++++++B+++++++++++ωACθv4.求导体元上的电动势5.由动生电动势定义求。动生电动势的求解可以采用两种方法：一是利用“动生电动势”的公式来计算；二是设法构成一种合理的闭合回路以便于应用“法拉第电磁感应定律”求解。用动生电动势公式求解的步骤：1.确定导体处磁场；3.分割导体元dl，确定的

8、与的夹角q；2.确定和的