电磁感应中不闭合回路电势高低的判断和计算
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2 0 1 3 年 第 1期
物理 通报
中学物理 教 学
电磁 感 应 中不 闭合 回路 电势 高低 的判 断 和计 算
陆红 娟
( 南 通 高等 师 范 学 校 江 苏 南通 2 2 6 i 0 0 ) ( 收 稿 日期 : 2 o 1 2 — 0 5 —2 1 )
摘 要 : 讨 论 了 导 体 棒 在 匀 强 磁 场 中切 割磁 感线 , 导体棒处在变化的磁场 中, 不 闭 合 线 圈 处 在 变 化 的 磁 场 中 三 种 情 况 线 产 生 的感 应 电动 势 的计 算 和两 点 电势 高 低 的判 断 . 关 键词 : 电 磁 感 应 涡旋 电场 静 电 场 电势 充 电
内的 自由电荷 向导体 两端 移动 而做 功 , 所 以, 附加 的 沿 径 向的 O A与 O C直 导线 中不 产 生感应 电动势. 即
£一 + £ ( ) ( 、 一0
当一 根 不 闭合 的导体 棒 处 在 变化 的磁 场 中 时 , 可 以根 据涡 旋 电场 的特点 , 巧妙 的添 加辅 助线 , 虚构 闭合 回路来判 断 电势 的高低 和计 算 电势差 .
带正电, 在棒 内 出现方 向从 “ 一 b的感 应 电场 , 棒内 的 自由电子将 受 到电场 力. 由于 电子 的定 向移 动 , 棒 内有 电流. 随 a端 负 电荷 的积 累 , 感 应 电场 增 强 , 自
由电子 受到 的 电场增 大 , 当 电场 力 与 洛伦 兹 力 相 等
系的[ .
3 不 闭合线 圈处 在变 化的磁 场 中 —— 等 效 为 R C
时, 棒 内 自由电 子 不 再 定 向 移 动 , 间 电 场将 保 持 稳 定状 态 , 棒 内的电流也 随之 消失 J . 此时, 有
F d ( 1 )
其 中 F为 电场力 , _ , ’ 为洛 伦兹力 , 且
d—q v B ( 2 )
F =q E感
( 3 )
旋 电Байду номын сангаас 中能 引 入 电 势 、 电势 差 的 概 念 文 献 f - z ]做 了 详 细 的论证 , 论证 过程 本 文就不 再赘 述. 在 涡 旋 电场 中放 入 了导体 , 导体 中的 自 由电荷 在 涡 旋 电场 的作 用下 重新 分 布 , 现 了 电荷 的 堆 积 , 从 而 建 立 了库 仑 场. 导体 上 的电势 差 问题 总是 与这 种 库 仑 场 直 接联
在虚 拟闭 合 回路 O AC 中 , 磁 通量 增 加 , 根据 楞
次定 律 , 可 得感 应 电流方 向为 0一 A— C, 根据 前面
讨 论 可知 A C相 当于 电 源 , 在 电源 内部 电流 方 向从
低 电势到 高 电势 , 所 以 A 点 电势 低 , C点 电势 高.
本 题 中磁 场 为 规则 有 界 磁 场 , 如 果 磁 场 为其 他
所以, 不 闭合 导 体棒 切 割 磁感 线 产 生 的感 应 电
动势 可 以用 E=B L v ( B上 u ) 计算 , 判 断 电势 的高低 可 以直 接用右 手定 则 : 伸 出右 手 , 四指 和拇指 在 同一
2 0 1 3年 第 1期
物理 通报 无感应 电动势 , 问题 就迎 刃 而解 了.
恰 好与 半径 垂直 . 因此 , 非 静 电力不 能推 动径 向导 体
的定 向移 动形成 的短 时 电流 , 所 以 四指 指 向与 电流 运 动方 向相 反 , 在 电源 内部 自 由电 子在 从 高 电势 向
低 电势 移动 ) . 2 导体 棒处 在变化 的磁 场 中 — — 虚 构 闭合 回路
式中 E 感为 棒 中的感 应 电动 势
E感 一 ( 4)
式( 1 )~ ( 4 )联立 可得 间 的电势差
U 一 BLv ( 5)
用 E 表示 n 6棒产 生 的感应 电动势 , 则有
E — U 一 BLv
由于 “ 端积 累 了负 电荷 , b 端 失去 电子带 正 电. 所以n 点 电势 高 , b 点 电势 低.
中 学物 理教 学
平 面 内且相 互垂 直 , 让磁 感线 垂直 从手 心穿 入 , 大拇 指 指导 体棒 运 动方 向, 四指 指 的就 是 高 电势 的一 端
( 原本 是 四指指 向 电流方 向 , 这 里 的 电流是 由于 电子
本 题 中 圆柱形 变化 磁场 的 涡旋 电场 电场线 的分 布是 以轴 心线 上 的各点 为 圆心 的一 系列 的同心 圆组 成, 方 向与 圆 相切 . 对 图 2而言 , 涡旋 电场 就 是 以 O 点 为 圆心 , 以半 径 R为 区域范 围 的一个 个 同心 圆 , 其 方 向均 与半 径垂 直 , 也 就 是 非静 电力 ( 涡 旋 电 场力 )
【 例 2 1 一 半径 为 R 的圆形 区域 内 , 有 匀 强磁 场
回路 面 积
B随 时间均匀 增 大 , A B一是
・
s 一 竿
则Ⅲ
e 一 一 = = =
一
直 导线 A c长 R, 如
图2 , 则导 线 内感应 电动势 的大小 , 并 比较 A, C两点 电势 的 高低.
图 2
形状的, 比如 高 中 阶 段 常 见 的方 形 磁 场 , 也可以 以 A C 为弦 , 画 出一个 圆 , 然后 作 辅助 线 O A, O C, 构 成
闭合 回路 , 按 照前 面分 析 的思路 即可解决 问题 .
分析 : 本 题 中变化 的磁 场产 生 涡旋 电场 . 关于 涡
场方 向垂 直. “ 6棒 内 的 自由 电 子 随棒 一 起 向 右 运 动, 根据 左手定 则 可知 , 自由电子将 受到洛 伦兹 力 的
作 用而 沿 移 动.自由电子 开 始移 动 后 , 洛 伦兹 力 与合速 度垂 直 , 沿 方 向 的分 力 仍 使 电子 沿 棒 移 动. 这样 , 在棒 的 b 端积 累负 电荷 , 棒的“ 端 失 去电子
物理 通报
中学物理 教 学
电磁 感 应 中不 闭合 回路 电势 高低 的判 断 和计 算
陆红 娟
( 南 通 高等 师 范 学 校 江 苏 南通 2 2 6 i 0 0 ) ( 收 稿 日期 : 2 o 1 2 — 0 5 —2 1 )
摘 要 : 讨 论 了 导 体 棒 在 匀 强 磁 场 中切 割磁 感线 , 导体棒处在变化的磁场 中, 不 闭 合 线 圈 处 在 变 化 的 磁 场 中 三 种 情 况 线 产 生 的感 应 电动 势 的计 算 和两 点 电势 高 低 的判 断 . 关 键词 : 电 磁 感 应 涡旋 电场 静 电 场 电势 充 电
内的 自由电荷 向导体 两端 移动 而做 功 , 所 以, 附加 的 沿 径 向的 O A与 O C直 导线 中不 产 生感应 电动势. 即
£一 + £ ( ) ( 、 一0
当一 根 不 闭合 的导体 棒 处 在 变化 的磁 场 中 时 , 可 以根 据涡 旋 电场 的特点 , 巧妙 的添 加辅 助线 , 虚构 闭合 回路来判 断 电势 的高低 和计 算 电势差 .
带正电, 在棒 内 出现方 向从 “ 一 b的感 应 电场 , 棒内 的 自由电子将 受 到电场 力. 由于 电子 的定 向移 动 , 棒 内有 电流. 随 a端 负 电荷 的积 累 , 感 应 电场 增 强 , 自
由电子 受到 的 电场增 大 , 当 电场 力 与 洛伦 兹 力 相 等
系的[ .
3 不 闭合线 圈处 在变 化的磁 场 中 —— 等 效 为 R C
时, 棒 内 自由电 子 不 再 定 向 移 动 , 间 电 场将 保 持 稳 定状 态 , 棒 内的电流也 随之 消失 J . 此时, 有
F d ( 1 )
其 中 F为 电场力 , _ , ’ 为洛 伦兹力 , 且
d—q v B ( 2 )
F =q E感
( 3 )
旋 电Байду номын сангаас 中能 引 入 电 势 、 电势 差 的 概 念 文 献 f - z ]做 了 详 细 的论证 , 论证 过程 本 文就不 再赘 述. 在 涡 旋 电场 中放 入 了导体 , 导体 中的 自 由电荷 在 涡 旋 电场 的作 用下 重新 分 布 , 现 了 电荷 的 堆 积 , 从 而 建 立 了库 仑 场. 导体 上 的电势 差 问题 总是 与这 种 库 仑 场 直 接联
在虚 拟闭 合 回路 O AC 中 , 磁 通量 增 加 , 根据 楞
次定 律 , 可 得感 应 电流方 向为 0一 A— C, 根据 前面
讨 论 可知 A C相 当于 电 源 , 在 电源 内部 电流 方 向从
低 电势到 高 电势 , 所 以 A 点 电势 低 , C点 电势 高.
本 题 中磁 场 为 规则 有 界 磁 场 , 如 果 磁 场 为其 他
所以, 不 闭合 导 体棒 切 割 磁感 线 产 生 的感 应 电
动势 可 以用 E=B L v ( B上 u ) 计算 , 判 断 电势 的高低 可 以直 接用右 手定 则 : 伸 出右 手 , 四指 和拇指 在 同一
2 0 1 3年 第 1期
物理 通报 无感应 电动势 , 问题 就迎 刃 而解 了.
恰 好与 半径 垂直 . 因此 , 非 静 电力不 能推 动径 向导 体
的定 向移 动形成 的短 时 电流 , 所 以 四指 指 向与 电流 运 动方 向相 反 , 在 电源 内部 自 由电 子在 从 高 电势 向
低 电势 移动 ) . 2 导体 棒处 在变化 的磁 场 中 — — 虚 构 闭合 回路
式中 E 感为 棒 中的感 应 电动 势
E感 一 ( 4)
式( 1 )~ ( 4 )联立 可得 间 的电势差
U 一 BLv ( 5)
用 E 表示 n 6棒产 生 的感应 电动势 , 则有
E — U 一 BLv
由于 “ 端积 累 了负 电荷 , b 端 失去 电子带 正 电. 所以n 点 电势 高 , b 点 电势 低.
中 学物 理教 学
平 面 内且相 互垂 直 , 让磁 感线 垂直 从手 心穿 入 , 大拇 指 指导 体棒 运 动方 向, 四指 指 的就 是 高 电势 的一 端
( 原本 是 四指指 向 电流方 向 , 这 里 的 电流是 由于 电子
本 题 中 圆柱形 变化 磁场 的 涡旋 电场 电场线 的分 布是 以轴 心线 上 的各点 为 圆心 的一 系列 的同心 圆组 成, 方 向与 圆 相切 . 对 图 2而言 , 涡旋 电场 就 是 以 O 点 为 圆心 , 以半 径 R为 区域范 围 的一个 个 同心 圆 , 其 方 向均 与半 径垂 直 , 也 就 是 非静 电力 ( 涡 旋 电 场力 )
【 例 2 1 一 半径 为 R 的圆形 区域 内 , 有 匀 强磁 场
回路 面 积
B随 时间均匀 增 大 , A B一是
・
s 一 竿
则Ⅲ
e 一 一 = = =
一
直 导线 A c长 R, 如
图2 , 则导 线 内感应 电动势 的大小 , 并 比较 A, C两点 电势 的 高低.
图 2
形状的, 比如 高 中 阶 段 常 见 的方 形 磁 场 , 也可以 以 A C 为弦 , 画 出一个 圆 , 然后 作 辅助 线 O A, O C, 构 成
闭合 回路 , 按 照前 面分 析 的思路 即可解决 问题 .
分析 : 本 题 中变化 的磁 场产 生 涡旋 电场 . 关于 涡
场方 向垂 直. “ 6棒 内 的 自由 电 子 随棒 一 起 向 右 运 动, 根据 左手定 则 可知 , 自由电子将 受到洛 伦兹 力 的
作 用而 沿 移 动.自由电子 开 始移 动 后 , 洛 伦兹 力 与合速 度垂 直 , 沿 方 向 的分 力 仍 使 电子 沿 棒 移 动. 这样 , 在棒 的 b 端积 累负 电荷 , 棒的“ 端 失 去电子