动生电动势
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一、感生电动势和感生电场 - PowerPoint PPT Presentation


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动生电动势. 非静电力. 感生电动势. 非静电力. 一、感生电动势和感生电场. 1 、感生电动势 由于磁场发生变化而激发的电动势. 洛仑兹力. 电 磁 感 应. 变化的磁场 在其周围空间会激发一种涡旋状的电场,称为 涡旋电场 或 感生电场 。记作 或. 非静电力. 感生电动势. 2 、 麦克斯韦假设 :. 感生电场力. 由电动势的定义. 由电动势的定义. 结合法拉第电磁感应定律. 的法线方向应选得与曲线 L 的积分方向成右手螺旋关系. 讨论.

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Presentation Transcript

动生电动势

非静电力

感生电动势

非静电力

一、感生电动势和感生电场

1、感生电动势

由于磁场发生变化而激发的电动势

洛仑兹力


变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场,称为涡旋电场或感生电场。记作 或

非静电力

感生电动势

2、 麦克斯韦假设:

感生电场力

由电动势的定义


由电动势的定义

结合法拉第电磁感应定律


的法线方向应选得与曲线L的积分方向成右手螺旋关系

讨论

1) 此式反映变化磁场和感生电场的相互关系, 即感生电场是由变化的磁场产生的。

2) S是以 L为边界的任一曲面。

方向说明:式中的负号是楞次定律的数学表示。


3

构成左旋关系。

4)

是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率

不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率


线圈在磁场中不动

方向说明

一般地,感生电场或感生电动势的方向直接用楞次定律判断。


上式表明感生电场的环流不等于0,说明感生电场是有旋场。

感生电场的性质和稳恒电流的磁场的性质十分相似。

如果说,电流是磁场的涡旋中心,那么变化的磁场就是感生电场的涡旋中心。

感生电场的电力线类似于磁力线,是无头无尾的闭合曲线,呈涡旋状,所以称之为涡旋电场。

感生电场也是无源场。



2. 感生电场与静电场的区别

静电场

感生电场

由静止电荷激发

由变化的磁场激发

起源

电力线形状

电力线为非闭合曲线

电力线为闭合曲线

静电场为无旋场

感生电场为有旋场

为非保守场

为保守场

电场的性质

静电场为有源场

感生电场为无源场


动生电动势

感生电动势

磁场不变,闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化

闭合回路的任何部分都不动,空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化

特点

由于 的变化引起回路中 m变化

由于S的变化引起回路中 m变化

原因

非静电力

洛仑兹力

感生电场力


感生电场的计算

感生电场的计算,一般是比较困难的。

在大多数情况下,由磁场的变化求感生电场,会遇到许多数学上的困难。感生电场必须具有某种对称性,才有可能算出其场强。

下面仅就一种情况,来说明其计算方法。


求:圆柱内、外的 分布。

只有以螺线管轴线为中心的圆周切向分量

3、感生电场的计算

例1局限于半径 R的圆柱形空间内分布有均匀磁场, 方向如图。磁场的变化率


作如图环路

感生电场线是在垂直于轴线平面内,以轴线为中心的一系列同心圆。

方向:逆时针方向


讨论

反号

负号表示

与 L积分方向切向同向

与L积分方向切向相反



注意:

(1) 只要有变化磁场,整个空间

就存在感生电场

(2)求感生电场分布是一个复杂问题,只要求本题

这种简单情况。


1.由电动势定义求( 已知或易求 )

2.由法拉第电磁感应定律

若导体不闭合,需加辅助线构成闭合回路。

5.感生电动势的计算

两种方法:


在导体杆上取线元

有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内,已知: ,方向如图。求: 。

由电动势定义求解

解:

× × × × ×

× × × × × × ×

× × × × × × ×

× × × × × × ×

× × × × ×

逆时针


逆时针

电动势的方向:

由 C→D

(D点电势高)


用法拉第定律求解。

另解:

加辅助线组成三角形回路OCDO,

回路方向为逆时针

与所选回路同向

C→D


: 在上题螺线管截面内放置长2R的金属棒,

求: 金属棒中的

解一:感应电场分布


解二 :连接 , 形成闭合回路

半径

通过 的磁通:


已知:半径

梯形边长

求: 各边

连接

解:

半径

取三角形回路


取三角形回路

梯形回路


规律:

计算:

(1) 由电动势定义求解(上式)

(2) 由实验定律求解(法拉第,楞次)

定义:导体不动,磁场变化引起

感生电动势小结

非静电力:感生电场力


用实验定律求解

已知:

求:

直接由法拉第电磁感应定律求解:

解:

同时存在

二、普遍情况

例题:


第一项:

第二项:


规律:

计算:

由实验定律求解(法拉第,楞次)

定义:导体运动 +磁场变化 引起

动生 +感生电动势小结

非静电力: 洛仑兹力 + 感生电场力


涡流线

铁芯

三、 涡电流(涡流)

大块的金属在磁场中运动,或处在变化的磁场中,金属内部也要产生感应电流,这种电流在金属内部自成闭合回路,称为涡电流或涡流。


涡流线

铁芯

涡电流的热效应

利用涡电流进行加热

1、冶炼难熔金属及特种合金

2、家用 如:电磁灶

3、电磁阻尼

热效应过强、温度过高,

易破坏绝缘,损耗电能,还可能造成事故

减少涡流:

1、选择高阻值材料

2、多片铁芯组合