高中物理电动势课件
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动生电动势和感生电动势法拉第电磁感应定律:只要穿过回路的磁通量发生了变化,在回路中就会有感应电动势产生。
而实际上,引起磁通量变化的原因不外乎两条:其一是回路相对于磁场有运动;其二是回路在磁场中虽无相对运动,但是磁场在空间的分布是随时间变化的,我们将前一原因产生的感应电动势称为动生电动势,而后一原因产生的感应电动势称为感生电动势。
注意:动生电动势和感生电动势的名称也是一个相对的概念,因为在不同的惯性系中,对同一个电磁感应过程的理解不同:(1)设观察者甲随磁铁一起向左运动:线圈中的自由电子相对磁铁运动,受洛仑兹力作用,作为线圈中产生感应电流和感应电动势的原因。
-动生电动势。
(2)设观察者乙相对线圈静止:线圈中的自由电子静止不动,不受磁场力作用。
产生感应电流和感应电动势的原因是运动磁铁(变化磁场)在空间产生一个感应(涡旋)电场,电场力驱动使线圈中电荷定向运动形成电流。
-感生电动势一、动生电动势导体或导体回路在磁场中运动而产生的电动势称为动生电动势。
动生电动势的来源:如图,运动导体内每个电子受到方向向上的洛仑兹力为:;正负电荷积累在导体内建立电场;当时达到动态平衡,不再有宏观定向运动,则导体 ab 相当一个电源,a 为负极(低电势),b 为正极(高电势),洛仑兹力就是非静电力。
可以使用法拉第定律计算动生电动势:对于整体或局部在恒定磁场中运动的闭合回路,先求出该回路的磁通F 与t 的关系,再将对t 求导,即可求出动生电动势的大小。
(2)动生电动势的方向可由楞次定律确定。
二、感生电动势处在磁场中的静止导体回路,仅仅由磁场随时间变化而产生的感应电动势,称为感生电动势。
感生电场:变化的磁场在其周围空间激发一种电场,称之为感生电场。
而产生感生电动势的非静电场正是感生电场。
感生电动势: 回路中磁通量的变化仅由磁场变化引起,则电动势为感生电动势 .若闭合回路是静止的,它所围的面积S 也不随时间变化。
感生电场与变化磁场之间的关系:(1)变化的磁场将在其周围激发涡旋状的感生电场,电场线是一系列的闭合线。
电动势知识集结知识元电动势知识讲解电源和电动势1.电源(1)电源能维持电路中稳定的电流,是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极。
(2)电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场。
在电源内部的电场中正电荷所受的静电力阻碍它向正极的移动,要使正电荷向正极移动,就一定要有非静电力作用于电荷才行,这种非静电力会使在电源内部的正电荷由负极向正极移动,此时非静电力做正功,静电力做负功,电荷的电势能增大。
(3)从能量转化的角度看,电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
2.电源的作用(1)维持电源的正、负极间有一定的电势差。
(2)在闭合电路中,使导线中的自由电子发生定向移动,保持恒定的电流。
3.对电源作用的理解(1)电源在电路中的作用可与生活中抽水机的作用类比便于理解。
如图所示,水池A、B 的水面有一定的高度差,若在A、B之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,从水池A运动到水池B。
A、B之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流。
但若在水池A、B间连一台抽水机,将水池B中的水抽到水池A中,保持A、B之间的高度差,从而在水管中就有源源不断的水流了。
电源在电路中的作用就是不断地将流到负极的正电荷搬运到正极,从而保持正负极间有一定的电势差,电路中便有持续的电流。
(2)从能量转化的角度来看,当水由A池流入B池时,由于重力做功,水的重力势能减少转化为其他形式的能。
如图当抽水机将B中的水抽到A中的过程中,要克服水的重力做功,将其他形式的能转化为水的势能。
同理在电源内部如图,由于存在由正极指向负极的电场,当把正电荷由负极搬运到正极的过程中,就要有非静电力作用于电荷来克服电场力做功,使电荷的电势能增加,即从能量转化来看,电源是把其他形式的能转化为电能的装置。
4.电动势(1)物理意义:表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。
(2)定义:电动势指在电源内部,非静电力把正电荷由负极移送到正极,非静电力所做的功W与q的比值,用E表示。