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优选动生电动势和感生电动势(ppt)

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动生电动势与感生电动势

动生电动势与感生电动势

【解】由于金属棒处在通电导线的非均匀磁场中，因此必
须将金属棒分成很多长度元dx，规定其方向由A指向B。这样 在每一dx处的磁场可以看作是均匀的，其磁感应强度的大小为
B 0I
2x
根据动生电动势的公式可知，dx小段上的动生电动势为
d动
(v
B)
dl
Bv
cos
dx
0I
2x
vdx
由于所有长度元上产生的动生电动势的方向都相同，所以金
d
dt
d dt
S
B
dS
又根据电动势的定义可得
L EK dl
式中，EK为感生电场的电场强度。感生电场的电场强度是 非静电性场强。
则有
L EK
dl
d dt
B dS B dS
s
s t
dB
s
S t
若闭合回路是静止的，即所包围面积S不随时间变化，即
S 0 ，则上式可写成
t
B L EK dl s t dS
性场强为
Ek
fL (e)
vB
根据电动势的定义可得，动生电动势为
a
动
L Ek
dl
(v B) dl
b
上式是动生电动势的一般表达式。由上式可知，动生电动势
的方向是非静电性场强 Ek v B 在运动导线上投影的指向。
【例9-2】如下图所示，长直导线 中通有电流I＝10A，有一长l＝0.1m的 金属棒AB，以v＝4m·s-2的速度平行于 长直导线作匀速运动，棒离导线较近的 一端到导线的距离a＝0.1m，求金属棒 中的动生电动势。
1861年，英国物理学家麦克斯韦提出感生电场的假设，认为 由于磁场变化而产生一种电场，是这个电场使导体中自由电子作 定向运动而形成电流。麦克斯韦还认为，即使没有导体，这种电 场同样存在。这种由变化磁场激发的电场称为感生电场。

动生电动势和感生电动势

动生电动势和感生电动势

Ek
1 2
B t
r
1 2
kr
2. r > R 区域
作半径为 r 的环形路径，并以逆
时针为回路绕向，则同理有
2rEk
S
B t
ds
R2k
R
o
r
r
B
1 B R2 1 R2
Ek 2 t
r
k 2r
Foundation - SJYGGF
§ 13.2 动生电动势和感生电动势
Nov 5, 2002 9/33
随时间均匀增加， dB k dt
若铝圆盘的电导率为γ，求盘内 的感应电流。
见书P212页，例4
R
解： 取半径为r、宽为dr的圆环微 元，并以逆时针方向为正方向，则 微元环中元电动势为
d L Ek dl L Ek dl
1 kr 2r dl kr2
20
o
r
dr
B
微元环中的电阻为 dR 1 2r hdr
Foundation - SJYGGF
§ 13.2 动生电动势和感生电动势
Nov 5, 2002 21/33
4) 电度表记录电量
电度表记录用电量，就是
利用通有交流电的铁心产生交
变的磁场，在缝隙处铝盘上产
o
生涡电流，涡电流的磁场与电
磁铁的磁场作用，表盘受到一
转动力矩，使表盘转动。
o’
Foundation - SJYGGF
感生电动势
1. 感生电动势——回路不动或不变，因磁场随时间变 化产生的电动势。相应的电流称为感生电流。
2. 感生电动势的起源——感生电场Ek 1) Maxwell感生电场（涡旋电场）假设
Maxwell 1861年首先从理论上预言感生电场的存在，后 被Hertz的电磁波实验所证实。Maxwell假设： 变化的磁场要在其周围空间激发一种电场——感生电场

普通物理8.2动生电动势感生电动势PPT课件

普通物理8.2动生电动势感生电动势PPT课件

动生电动势的原理
总结词
动生电动势的原理是洛伦兹力作用在导体线框内的自由电子上，使电子定向移动形成电流，从而产生感应电动势。
详细描述
当磁场相对于导体线框运动时，磁场中的磁力线会发生变化，产生感应电场。这个感应电场会对导体线框内的自 由电子施加洛伦兹力，使电子沿电场方向定向移动。由于电子的定向移动，在导体线框内形成电流。根据法拉第 电磁感应定律，这个电流会产生一个与原磁场相反的感应磁场，从而产生感应电动势。
课程目标
掌握动生电动势和感 生电动势的基本概念 和原理。
了解动生电动势和感 生电动势在生产和生 活中的应用实例。
学会计算动生电动势 和感生电动势的大小。
02 动生电动势
动生电动势的定义
总结词
动生电动势是由于磁场相对于导体线框运动而产生的感应电 动势。
详细描述
动生电动势是指当磁场相对于导体线框运动时，导体线框内 的自由电子受到洛伦兹力的作用，在导体线框内形成电动势 。这种电动势的产生与导体线框的运动状态有关，因此被称 为动生电动势。
普通物理8.2动生电动势感生电动 势ppt课件
目录
• 引言 • 动生电动势 • 感生电动势 • 动生与感生电动势的比较 • 实验与观察 • 总结与思考
01 引言
主题简介
动生电动势和感生电动势是物理学中 电磁感应现象的两种重要表现形式， 它们在生产和生活中的应用十分广泛 。
本课程将通过PPT演示的方式，深入 浅出地讲解动生电动势和感生电动势 的基本概念、原理和计算方法，帮助 学生更好地理解和掌握这一知识点。
动生电动势
由磁场的变化引起导体运动而产生的 电动势。
感生电动势
总结
动生和感生电动势的产生都与磁场的变化有 关，但前者是磁场变化引起导体运动，后者 是磁场变化引起闭合导体回路面积变化。

动生电动势-感生电动势

动生电动势-感生电动势

• ••• ••••••
• • • • • • • • • •
• ••• ••••••
• • •
• • •
• • •
• •o •
•••
• R• •
••
• b•
••
• • •
• • •
R • • • • • • • • • •
• ••• ••••••
a • • • • • • • • • • B • • • • • • • • • •
i
dm
dt
B
dS
S t
i oa ab bo ab
ab
(b) Ei
(a)
dl
S
B
dS
t
a
其中 S 为 oabo 围成的面积。
P. 26 / 34 .
0
dl
Blv sin
若棒右移 ，则 i 指向：a
b；
a B
若棒左移，则 i 指向： b a。
Chapter 8. 电磁感应 §8. 2 动生作电者动：势杨感茂生田电动势
P. 9 / 34 .
例 如图，∞载流 I 直导线与导体棒相互垂直，棒以 v 沿
垂直于棒方向运动，已知：a、b。求导体棒的电动势。
(a) l
b v B
v
(vB sin 90o ) dl cos(90o )
0
dl a B
若 i > 0，则 i 指向与 dl 同向；否则，反向。
或
vB
在导体上的分量方向即为
i
指向。
Chapter 8. 电磁感应 §8. 2 动生作电者动：势杨感茂生田电动势
• ••• ••• •••
1 2

动生和感生电动势

动生和感生电动势
动生和感生电动势
目录
• 动生电动势 • 感生电动势 • 比较动生和感生电动势 • 实例分析 • 问题与讨论
01
CATALOGUE
动生电动势
定义与原理
定义
动生电动势是指由导体在磁场中运动而产生的感应电动势。
原理
根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，导体中 的电子会受到洛伦兹力的作用，从而在导体两端产生电动势 。
感生电动势的大小取决于磁场的变化率。如果磁场变化很快，那么产生的电动势就很大。
应用比较
动生电动势在电力生产和传输中起着关键作用。例如，发电机是通过动生电动势将机械能转化为电能 。
感生电动势在电子设备和磁性材料中有着广泛的应用。例如，变压器和电感器是通过感生电动势来改 变信号和传输能量。
04
CATALOGUE
电磁制动
在某些机械设备中，利用 动生电动势可以实现电磁 制动，达到减速或停止的 目的。
电磁感应现象
动生电动势是电磁感应现 象的一种表现形式，可以 用来解释和利用电磁感应 现象。
02
CATALOGUE
感生电动势
定义与原理
定义
感生电动势是指磁场变化时在导体中产生的电动势。
原理
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体处于变化的磁场中时，导体中的自由电子 会受到洛伦兹力的作用，从而在导体两端产生电动势。
电子感应加速器
利用感生电动势加速带电粒子。
03
CATALOGUE
比较动生和感生电动势
产生方式比较
动生电动势
是由磁场和导线的相对运动引起的。当 导线切割磁力线时，导线两端会感应出 电动势。
VS
感生电动势
是由磁场的变化引起的。当磁场发生变化 时，附近的导体中会产生感应电流和电动 势。

动生电动势和感生电动势lg

动生电动势和感生电动势lg

研究意义
推动物理学发展
电磁感应现象的发现和研究推动 了物理学的发展，为现代电力工 业和电子技术奠定了基础。
实际应用价值
动生电动势和感生电动势在现实 生活中有着广泛的应用，如发电 机、变压器、电机等设备的原理 都涉及到电磁感应现象。
02 动生电动势
动生电动势的产生原理
1 2
洛伦兹力作用
当导体在磁场中运动时，导体中的自由电子受到 洛伦兹力作用，产生定向移动，形成电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中自由电荷受到洛伦兹力作用，产 生定向移动，从而在导体中形成动生电动势。
感生电动势
当磁场发生变化时，会在闭合导体回路中产生电动势，从而产生感生电动势。
计算公式的比较
动生电动势
E_动 = BLv，其中B为磁感应强度，L 为导体在磁场中的有效长度，v为导体 在磁场中的运动速度。
变压器
变压器利用了感生电动势的原理，当原线圈中的电流发生变 化时，会在副线圈中产生感生电动势，从而实现电压的变换 。
感应电动机
感应电动机利用了感生电动势的原理，当转子在磁场中旋转 时，会在定子中产生感生电动势，从而产生电流和转矩，驱 动电动机旋转。
04 动生与感生电动势的比较
产生原理的比较
动生电动势
感生电动势则是由于磁场的变化引起导体中电子的移动，进而产生电动势。这种现 象在变压器、感应电机等电气设备中常见。
动生电动势和感生电动势的产生机制不同，但它们都对现代电力工业的发展起着重 要的作用。
对未来研究的建议
进一步研究动生电动势和感生 电动势的微观机制，深入了解 电子在磁场中的行为和相互作
用。
动生电动势的应用实例
交流发电机
利用线圈在磁场中转动产生动生 电动势，实现机械能向电能的转

动生电动势与感生电动势


F(m e)vvBB
(e)
i
op Ek dl
(v B) dl
op
在磁场中运动的导线内的感应电动势
i
op Ek dl
(v B) dl
op
由上式可以看出，矢积
v与 B
成锐d l角时，
为i
正负为；之负成分时i 钝，，角则为时 表正， 示时i电，为动i表负势示。的电因方动此向势，逆方由着向上顺式的着算方出向d的。l的电方d动l向势；有正
C B B
通电导体棒AB在磁场中受到的安培力大小为Fm ，IlB
方向向左。为了使导体棒匀速向右运动，必须有外力
F外与Fm平衡，它们大小相等，方向相反。因此，外
力的功率为
P F v IilBv
这正好等于上面求得的感应电动势做功的功率。
在磁场中运动的导线内的感应电动势 例13—2 长为L的铜棒在磁感强度为B的均匀磁场中，以角
由于ab ,表0 明电动势的方向由a 指向b,b 端电势较高。
在磁场中运动的导线内的感应电动势
（2）应用电磁感应定律求解 设某时刻导线ab 到U 形
a
v
X b
框底边的距离为x，取顺时
针方向为回路的正方向,则
I
O
O
该时刻通过回路 abo的o磁a
r
通量为
dr
Φ
s
B
d
S
dL d
0I 2r
x
d
r
0Ix 2
由 B dS可知，取决于B、S以及B与S
S
的夹角三个因素，我们 把由于B变化而引起 的感
应电动势叫做感生电动 势；而把由于 S或B与S
的夹角的变化而引起的 感应电动势叫做动生电 动势。
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×× ×× ××
× × ×
× ××
× × × × f2× ×
× × × v×
B
××
× × × × × × × × u × × × × × × × ×
×× × × ×× × ×
B
f2 对电子做负功！
A
× × × × × × × × B × × × × × × × ×
×× ××
× ×
× × × × f2 × ×
I × × × × × × × ×
× × × × × × ×－－×
B
金属导轨将导体棒AB两端连接起来，这 样在导轨中将出现沿着ACB方向的电场，金属 中的自由电子在电场力作用下沿着BCA方向定 向运动，形成沿着ACB方向的电流。
×× ××
× ×
×I× ×
×× ×
× A×
v ×+Ｆ+×
IＣ × × × × × × × ×
A× × × × × × ×
×× × × ×× ×
× × × × × × × v × × × × × × ×
×× × × ×× ×
×× × × ×× ×
×× × × ×× ×
×× × × ×× ×
B
×× × × ×× ×
× × ×
× ×B
× × × × ×
×× × × ×× × ×
A× × × × × × × ×
0
讨
论 （1）洛仑兹力是否做功？
A× × × × × × × ×
×× × × ×× × ×
× × × × × × × × v B × × × × × × × ×
f
×× × × ×× × × ×× × × ×× × × ×× × × ×× × × ×× × × ×× × ×
B
× × × × × × A× ×
× ×
× ×v
× ×
×× ××
× × ×
× × × f×
××
××
× ×
uf1
× ×
× ×
u
×
B
P ( f 1 f 2 ) ( u ) ( e B e u B ) ( u )
e B u eu B 0
总洛仑兹力与总速度垂直，不做功！
讨
论 （2）回路中的电能从何而来？
×A
×
13-2 动生电动势和感生电动势
优选动生电动势和 感生电动势(ppt)
b、感应电流的效果总是反抗引起感应电
流的原因。
a
f v
b
c、直接由感应电动势的符号来确定其方向。
的正方向与 Φ m 的正方向符合右手螺旋。
dΦm 0 0
dt
即由b指向a。
法拉第电磁感应定律告诉我们： 当穿过闭合回路中的磁通量发生变化 时，回路中就会产生感应电动势。穿 过闭合回路中的磁通量变化主要有下 述不同方式：
特例
0
v
B
v
L
B
BvL
v
B
例2 力有线一运半动圆。形已金知属：v导,线B ,在R匀. 强磁场中作切割磁
求：动生电动势。
b
解：方法一
作辅助线，形成闭合回路源自vi 0R
B
半
圆 a
2RBv
b
a
方向：ab
解：方法二
d (v B )d l
dlRd
vB si9n00 dclo s
vB
vBR 2cosd 2 vB2R
××
× × × v×
× × ×
× × ×
× × Ｆ+ +×
×× ×
×× ×
×
× ×B
×× × × ×× × ×
×× × × ×× × ×
f × × × × × × f× × －－ ×× × × ×× × ×
B
×× × × ×× × ×
×× ××
× ×
×I× ×
×× ×
× A×
v ×+ +×
IＣ × × × × × × × ×
I Ｃ×
××v
×
× ×I× ×
× ×× ×
× F×B× IL×I
××
× × × F×BIL
I × × × × × × × ×
× × × ×× × × ×
B
P F F B I LPIBL I
外力克服安培力所做的功转化为回路中的电能！
（3）动生电动势与切割磁场线
讨 论
di(v B )dl
(Bv)d l
B (vdl)
BdS/d t
dΦm/d t dΦm / dt 为：dl 线元在单位时间
切割的磁场线
均匀磁场 平动
例1 已知v :,B ,,L求:
解： d (v B )d l
vs Bi9n 0d 0clo 90 s0 ()
vB
Bvsindl
dl
Bvsindl
BvsL in
v
L
B
典型结论
BvsL in
v
IＣ × × × × × × × ×
I × × × × × × × f ×
× × × ×× × × ×
B
运动导体棒AB作为电源，A端相当于电源的
正极，B端相当于负极；不断地将电子从电源A
端通过电源内部搬运到电源B端, 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。
（二） 动生电动势的表达式
×× × × ×× × ×
× × × × × × × × v B × × × × × × × ×
×× × × ×× × ×
× × × × × × × × × × × × × × f1 × ×
×× × × ×× × ×
B
f1 对电子做正功！
× × × × × × A× ×
×× × × ×× × ×
一 动生电动势 引起磁通量变化的原因 1）稳恒磁场中的导体运动
动生电动势
2）导体不动，磁场变化
电动势 I
Ek
+-
Ek : 非静电的电场强度.
闭合电路的总电动势
感生电动势
Ek dl
lEkdl
Ek : 非静电的电场强度.
Ek dl
（一） 动生电动势的成因分析：
×× × × ×× ×
动生电动势的非静电力
洛伦兹力
F m( e)vB
非静电场
Ek
Fm
vB
e
+B+ +P+++ + + +
+ + Fe+ + + + +
v + + + - + + + +
+
+Fm+
-
+ -
+
+
+
+ + + O+ + + +
OPEk dl
(v B )dl OP
设杆长为 l
l
vBdl vBl
×× ××
× ×
×I× ×
×× ×
×f×
×－Bf－×
随着电子定向运动到A端，两端累积的电荷
减少，电场减弱，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，电子克服电
场力继续从A端通过导体棒回到B端，从而保持
两端有稳定的电荷累积，有稳定的电势差。
×× ××
× ×
×I× ×
×× ×
× ×
A
× ×
方向：ab
b
dl
d
v
R
B
a
均匀磁场 转动
例3 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为B
的均匀磁场中，以角速度 绕O轴转动。
求：棒中感应电动势的大小 和方向。
B
A
O
解：方法一
取微元 dl
d(v B )dl