第六章動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)-2

1回路不動(dòng)，磁場(chǎng)變化回路或其一部分在磁場(chǎng)中有相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)或者回路面積變化、取向變化等動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)分析各種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可分為以下兩類

6.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編電動(dòng)勢(shì)：把單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移到正極時(shí)，非靜電力所做的功與外電路是否接通無(wú)關(guān)，對(duì)于

閉合回路，定義為3一、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力場(chǎng)來(lái)源

平衡時(shí)ba任意形狀導(dǎo)線L洛侖茲力導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

問(wèn)

題洛侖茲力永遠(yuǎn)不對(duì)電荷做功，這里又可以作為非靜電力做功產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，兩者是否有矛盾？

v：棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度u：電子相對(duì)于導(dǎo)體的定

向運(yùn)動(dòng)速度v+u：電子總速度

F總：電子以速度v+u在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受洛侖茲力——不做功

阻礙導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)做負(fù)功——安培力5F⊥V，即總洛侖茲力對(duì)電子不做功.這個(gè)力F與合速度

的點(diǎn)乘為功率，即:2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編洛侖茲力扮演什么角色？

洛侖茲力起到了傳遞能量的作用

機(jī)械能

電能

熱能

外力克服f’做功通過(guò)f轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編例題1導(dǎo)體棒在均勻磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棒上各點(diǎn)切割磁力線的速度不同，如何處理？取微元求出一小段

再積分8例2

電流為I的長(zhǎng)直載流導(dǎo)線近旁有一與之共面的導(dǎo)體ab，長(zhǎng)為l.設(shè)導(dǎo)體的a端與長(zhǎng)導(dǎo)線相距為d，ab延長(zhǎng)線與長(zhǎng)導(dǎo)線的夾角為θ，如圖所示.導(dǎo)體ab以勻速度

v沿電流方向平移.試求ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).解在ab上取一線元dl，它與長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離為r，則該處磁場(chǎng)方向垂直向里電動(dòng)勢(shì)方向從b指向a.當(dāng)θ＝90°時(shí)2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編例題3：一長(zhǎng)直導(dǎo)線載有電流I，旁邊有一與它共面的矩形線圈，線圈的長(zhǎng)邊與直導(dǎo)線平行，矩形線圈的邊長(zhǎng)分別為a、b，線圈共有N匝，若線圈以速度v勻速離開(kāi)直導(dǎo)線，求當(dāng)矩形線圈與長(zhǎng)直導(dǎo)線近的一邊相距為x時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。方法一：用磁通量變化率求方向：用楞次定律判定A-B-C-D-A2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)求方向：A-B-C-D-A思考：如果I隨時(shí)間變化？可以用d/dt,但能否用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)定義求？取ABCDA回路為正12二、感生電動(dòng)勢(shì)

產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電場(chǎng)感生電場(chǎng)

麥克斯韋提出：變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)一種新的電場(chǎng),這種電場(chǎng)叫感生電場(chǎng).閉合回路中感生電動(dòng)勢(shì)13感生電場(chǎng)是非保守場(chǎng)和均對(duì)電荷有力的作用感生電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的比較靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)靜電場(chǎng)由電荷產(chǎn)生；感生電場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編

負(fù)號(hào):說(shuō)明E旋的方向與B/t成左手螺旋系統(tǒng)

恒磁場(chǎng)與渦旋電場(chǎng)都是有旋場(chǎng)，區(qū)別？渦旋電場(chǎng)是左旋場(chǎng)恒磁場(chǎng)是右旋場(chǎng)2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編例題4:前題中，I(t)用d/dt求16例.5如圖所示，半徑為R的圓柱形空間內(nèi)分布有沿圓柱軸線方向的均勻磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，其變化率為.試求：(1)圓柱形空間內(nèi)、外渦旋電場(chǎng)Er的分布；(2)若，把長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體ab放在圓柱截面上，則εab等于多少？17解

(1)過(guò)圓柱體內(nèi)任一點(diǎn)P在截面上作半徑為r的圓形回路l，設(shè)l的回轉(zhuǎn)方向與B的方向構(gòu)成右手螺旋關(guān)系，即設(shè)圖中沿l的順時(shí)針切線方向?yàn)镋r的正方向.當(dāng)時(shí)，Er＜0即沿逆時(shí)針?lè)较?；Er＞0即沿順時(shí)針?lè)较?同理18(2)方法一：用電動(dòng)勢(shì)定義求解在r＜R區(qū)域

AB導(dǎo)線相當(dāng)一個(gè)電源，A為負(fù)極，B為正極.當(dāng)時(shí)，為逆時(shí)針?lè)较?9方法二：用法拉第電磁感應(yīng)定律求解作一個(gè)三角形aboa閉合回路，2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編小結(jié)非靜電力2005.4北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編電子感應(yīng)加速器原理電磁鐵f=50周/秒的強(qiáng)大交變電流激勵(lì)下，B交變

B變真空室內(nèi)存在強(qiáng)大感應(yīng)電場(chǎng)E旋，E旋隨B變化而變化，電流交變一周，B、E旋變化如圖，

電子槍選擇加速時(shí)機(jī)，沿切線方向射入電子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)配合，使洛侖茲力提供向心力電子運(yùn)動(dòng)方向與渦旋電場(chǎng)方向配合好，使電子不斷加速如圖只有第一個(gè)1/4周期內(nèi)被加速22二、渦電流在一些電器設(shè)備中，常常遇到大塊的金屬導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或者處在變化的磁場(chǎng)中.此時(shí)，金屬內(nèi)部也會(huì)有感生電流.這種在金屬導(dǎo)體內(nèi)部自成閉合回路的電流稱為渦電流.

23◎可用作一些特殊要求的熱源1.渦電流利用抽真空

高頻感應(yīng)爐；優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快，溫度均勻，材料不受污染且易于控制。24◎利用渦流產(chǎn)生所謂臨界電磁阻尼，在電工儀表中被廣泛使用。

在冶金工業(yè)中，熔化某些活潑的稀有金屬時(shí)，在高溫下容易氧化，將其放在真空環(huán)境中的坩堝中，坩堝外繞著通有交流電的線圈，對(duì)金屬加熱，防止氧化。25

在制造電子管、顯像管或激光管時(shí)，在做好后要抽氣封口，但管子里金屬電極上吸附的氣體不易很快放出，必須加熱到高溫才能放出而被抽走,利用渦電流加熱的方法，一邊加熱，一邊抽氣，然后封口?！螂娮釉械母呒冋婵粘檎婵战痈哳l發(fā)生器顯像管26

例如在各種電機(jī)，變壓器中。就必須盡量減少鐵芯中的渦流，以免過(guò)熱而燒毀電氣設(shè)備。

渦電流的弊端是消耗能量，發(fā)散熱量。2.渦電流