电磁感应现象的两类情况

静电场
感生电场
感生电场的应用实例
例题
2、如图所示，匀强磁场的磁感强度B随时间均匀增 加，其变化率为k。一电量为+q的电荷在垂直于B的 平面做半径为r圆周运动。试求电荷运动一周其动能
的增量。 B
解：根据法拉第电磁感应定律，在
电荷运动的圆周，电动势的大小为
E SB r2k
+q
t t
电荷动能增量等于感生电场对它所做的功
E ld B 0.1 V
t
t
回路的总长度为5 m， 因此回路的总电阻为R=5λ=0.5 Ω， 电流为
I E 0.2 A R
根据楞次定律，回路中的电流方向是顺时针方向
（3）前2s电流为零，后2s，有恒定电流，焦耳热为
Q I 2Rt 0.04 J
电动势种类
小结
动生电动势： 洛伦兹力提供非静电力
1. 动生电动势
➢ 已知：导线切割磁感线产生感应电动势
➢ 问题：非静电力的来源？大小？
➢ 当导体棒在磁场中运动时， 棒内自由电荷要受到洛伦 兹力作用，在洛仑兹力作 用下电荷向M端运动，使M 端和N端出现了等量异种 电荷，产生电势差。
+ B
+
+
M+ ++
+
+
+
+
v +
++Fm++
+ ++
+ +
+ +
+ +
解：OA做切割磁感线运动， 电动势为
E
Bl
l
2
1 2
Bl 2

V
电能
内能
结论：克服安培力做了多少功，就产生多少电能； 若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化 为电阻的内能。
磁场变强
B
4、感生电动势中的非静电力： 是感生电场对自由电荷的作用力。
如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点； 当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？
+
a
4、感生电动势中的非静电力： 是感生电场对自由电荷的作用力。
如图：绝缘管内壁光滑，一带正电的小球静止于a点； 当磁感应强度B增大时，问：带电小球将如何运动？
E感
+
a
F
5、感生电动势中的能量转化：
磁场变强
E磁场
E电
注意：若电路是纯电阻电路，转 化过来的电能也将全部转化为电 阻的内能
二、电磁感应现象中的洛仑兹力
1、动生电动势：指导体切割磁 感线产生的电动势。
思考：
导体棒向右运动切割磁感线 时，导体棒就相当于电源； 哪么此时C、D两端中哪端相 当于电源的正极？
＋＋
v
F洛
- -
思考： 动生电动势中的能量转化
光滑导轨上架一个直导体棒MN，若MN以初速V 向右运动，MN长为L,不计其他电阻，试分析： M
（1）导体MN的运动情况？ （2）MN向右运动过程中， 电路中的能量转化情况？
R
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
×× ×× ×× ×× ×× N
4.5 电磁感应现象的两类情况
4.5 电磁感应现象的两类情况

感生电动势 动生电动势
思考：以下两种电磁感应现象中，哪部分导体相当于电源？哪一
种作用扮演了非静电力的角色 ？

解析：由题意可知圆形线圈A上产生的感生电动势 ΔB E＝n S＝100×0.02×0.2 V＝0.4 V， Δt E 0.4 V 电路中的电流 I＝ R ＋R ＝ 4 Ω＋6 Ω＝0.04 A. 1 2 电容器充电时的电压 UC＝IR2＝0.04 A×6 Ω＝0.24 V， 2 s后电容器放电的电荷量 Q＝CUC＝30×10－6 F×0.24 V ＝7.2×10－6 C. 答案：0.24 V 7.2×10－6 C
F的方向竖直向下．在力F的作用下，自由电子沿导体向 下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩 的正电荷．结果使导体上端D的电势高于下端C的电势，出现 由D指向C的静电场．此电场对电子的作用力F′是向上的，与 洛伦兹力的方向相反．随着导体两端正、负电荷的积累，场 强不断增强，当作用在自由电子上的静电力F′与洛伦兹力F 互相平衡时，DC两端便产生了一个稳定的电势差．如果用另 外的导线把CD两端连接起来，由于D端电势比C端高，自由 电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针方向流动，形 成逆时针方向的感应电流如图乙所示．电荷的流动使CD两端 积累的电荷减少，洛伦兹力又不断地使电子从D端运动到C端， 从而在CD两端维持一个稳定的电动势．
我们知道，常温下的气体是绝缘体，须在6000℃以上才能 电离，这样的高温是难以达到的．为使气体在较低温度下 (3000℃左右)就能电离，可在高温燃烧的气体中添加一定比例 (1%)的容易电离的低电离电位物质(如钾、铯等碱金属化合 物)．磁流体发电机燃烧室产生的高温等离子体经喷管提高流 速，以高温高速进入发电通道，切割磁感线产生电磁感应，并 在电极壁的两极上形成电动势．或者说，离子在洛伦兹力的作 用下，不断奔向两电极，从而形成电势差对外供电．
变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场，导体内

荷会产生力的作 用
磁场变强
思考：导线中的电荷此时定 向移动形成电流，那么一定 有力使电子移动，这个力究 竟是什么力呢？
一、感生电场与感生电动势
英国物理学家麦克斯韦在他的电 磁场理论中指出
变化的磁场能在周围空间激发电场,这种 电场叫感生电场 由感生电场产生的感应电动势称为感生 电动势.也叫感应电动势。
3.如图，导体AB在做切割磁感线运动时， 将产生一个电动势，因而在电路中有电流 通过，下列说法中正确的是（ AB ）
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
楞次定理、右手定则、左手定则与安培定则的综合应用
二、洛伦兹力与动生电动势
3、据左手定则，c端电势高
二、洛伦兹力与动生电动势
4、D 到C
二、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线时也会产生电动势,该电 动势产生的机理是什么?
是由于导体棒中自由电子受到洛伦兹力而形成的
导体切割磁感线产生的电动势的大小与 哪些因素有关?
磁感应强度、导体棒运动速度、导体棒的长度
4.如图水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动 的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动 时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ 所做 的运动可能是 ( ) A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动
5. 两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角 放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电 阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与 导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中， 磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好， 它们的电阻不计.现让ab杆由静止开始沿导轨下滑. (1)求ab杆下滑的最大速度v m； (2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产 生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电 阻R的电量q.