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在磁场中运动的任意形状导体L, 其动生电动势为 电动势: 在电源内部, 非静电力移动单位正电荷所做的功. 引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力. 讨论: (1) 动生电动势只产生于运动的导体部分, 回路中不动的导体不产生电动势, 仅提供电流通路. (2) 若导体未形成回路, 只能产生动生电动势, 而不会形成感生电流. (3) 并非在磁场中运动的导体都会产生动生电动势. 若导体沿磁场方向运动, 则不会产生电动势. (4) 动生电动势的方向由 确定. 在电源内部, 电流是从低电势(负极)流向高电势(正极) —— 电动势; 在电源外部, 电流是从高电势(正极)流向低电势(负极) —— 电势; (5) 既然磁场力不对运动电荷做功, 为何又说动生电动势是磁场力引起的？ 动生电动势只涉及磁场力的一个分量. 如果全面考虑磁场力, 其不做功的结论依然成立. 总磁场力: - + - 总磁场力的功率: 上式表明: 磁场力的一个分量做正功, 另一分量做负功, 且两部分功大小相等. 因此, 总磁场力并不对运动电荷做功. 要维持电子在导体中匀速运动, 必然要有一外力: 磁场力的一个分量使电子沿导线运动而做功, 数值上等于外力克服起阻力作用的另一磁场分力所做的功. 磁场力进行能量转换: 磁场力并不提供能量, 只起能量转换的作用. 外力克服磁场力一个分量所做的功, 经另一分力转化为感应电流的能量. (6) 法拉第电磁感应定律同样适用于动生电动势. 对包含运动导体的任意回路都有: 例4. 在垂直于匀强磁场的平面内, 有一长为 L 的导体棒OA, 该棒绕 O 点以匀角速率 ? 转动. 求: OA 中的动生电动势及两端的电压. 解:[法1] 在OA上距O点为 r 处取线元 , 方向由O指向A 段的动生电动势为 OA段各线元产生的动生电动势方向相同. 所以, 总电动势为 负号表示 ? 的方向由A指向O, 即A端积累负电荷(负极), O端积累正电荷(正极). 由于回路中磁通量随时间增加, 故根据楞次定律可知? 的方向是由A指向O. t 时刻通过闭合回路的磁通量为 根据法拉第电磁感应定律, 回路中感应电动势为 [法2]补成回路法: 设OC为棒的初始位置, 取OC、OA及 弧构成积分回路OCAO, 其绕行方向逆时针. 例5. 一无限长直导线通有电流 I, 与该导线垂直且长度为 l 的金属棒 AB 以速度 匀速向上运动, 棒的左端距导线为a. 求: 金属棒中的动生电动势. 解: 在 AB 棒上距直导线 x 处取线元 , 方向由 A 指向 B dx上的动生电动势为 大学物理电子教案 西北工业大学应用物理系 第10章 电磁感应 首先, 法拉第通过实验发现: 变化的磁场会激发电场—电磁感应现象. 若描述电磁场的物理量随时间变化, 那末电场与磁场紧密联系在一起, 其独立性随之消失. 其次, 麦克斯韦在理论上预言: 变化的电场同样会激发磁场, 并预言了电磁波的存在. 随后, 赫兹在实验中获得了电磁波, 从而证实了麦克斯韦电磁理论的正确性. 电磁现象基本规律可用麦克斯韦方程组(包括积分形式与微分形式)来描述. 本章将总结电磁感应的一般规律和应用, 简单介绍电磁场理论及电磁波的一些基本性质. 电磁感应现象的规律及应用 麦克斯韦方程组 §10.1 电磁感应现象及规律 1820年, 奥斯特揭示出电流能产生磁场. 法拉第采用逆向思维: 考虑是否磁又能生电？他坚持研究10余年, 终于在1831年发现了电磁感应现象, 并总结出电磁感应定律. 电磁感应现象 法拉第电磁感应定律 楞次定律 1. 电磁感应现象 (1) 实验1??磁铁与线圈的相对运动 实验表明: 磁铁与线圈间的相对运动可以产生感应电流. 速度越快, 感应电流越大, 且电流方向与磁铁运动方向有关. 通电线圈与磁铁具有相同的磁学特性. 若把磁铁换成通电线圈, 结果又将如何？ (2) 实验2??通电线圈与闭合线圈的相对运动 闭合线圈中感应电流的起因究竟是什么？ 实验表明: 通电线圈与闭合线圈的相对运动在闭合线圈中同样会产生感应电流. 运动速度越快、闭合线圈中感应电流越大, 且电流方向与运动速度方向及通电线圈中的电流方向有关. 实验表明: 无论采用何种方式, 只要闭合线圈处的磁场发生变化, 便会在其中产生感应电流. 磁场变化越快, 感应电流越大; 感应电流的方向与磁场的变化方向有关. (3) 实验3??接通或断开初级线圈 (4) 实验4??导线切割磁感应线 实验表明: 线圈处的磁场并没有变化, 而是由于线圈在垂直磁场方向的面积发生变化而产生感应电流. 面积变化率越大, 电流越大; 且电流方向与面积变化率的正负有关. 各种实验的共