第五节电磁感应规律的两类情况
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非静电力是洛仑兹力的 分力，由洛仑兹力对运 动电荷作用而产生电动 势 楞次定律或右手定则
由于B变化引起 回路中变化
变化磁场在它周围空间激发 感生电场，非静电力是感生 电场力，由感生电场力对电 荷做功而产生电动势
楞次定律
磁场能转化为电能
机械能转化为电能
第5节 电磁感应规律的两类现象
(5)例题分析 例1：腰长为L的等腰直角三角形线圈，三边的总电 阻为R，当由图示位置向右以速度 v 匀速通过宽度 为2L的匀强磁场的过程中，试画出线圈中感应电 流i随时间t 变化的图象。
u θ
v v合
F洛
F⊥
WF // E机械
WF E电
动生电动势 特 点 原 因 非的 静来 电源 力 方向 能量 转化 磁场不变，闭合电路的整 体或局部在磁场中运动导 致回路中磁通量变化
感生电动势 闭合回路的任何部分都不 动，空间磁场变化导致回 路中磁通量变化
由于S变化引起 回路中变化
2
1.若电动机由于机械故障停转 时，会产生什么后果？ 2.若电动机有负载时，相对于 空载，会有什么变化？ 3.电动机从启动到正常运转过程中， 电流会有什么变化？
P 输入 P 热 机械 P
E反 NBS
U E反 I R
第5节 电磁感应规律的两类情况
1.电磁感应 现象中的感生电场
磁场变强
环形真空 管 道
它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁 场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨 道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生 感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的 持续作用而不断加速。
第5节 电磁感应规律的两类现象
2. 电磁感应现象中的洛伦兹力 1. 电荷为什么会定向运动？ 磁场没有变化，导体在磁场 2. 非静电力是哪个力？ 中切割磁感线运动时产生的 3. 什么能转化为电能？ 感应电动势叫动生电动势
B2 B1
v
• 电子沿管做加速圆周运动时的向心 力由什么力来提供？它的大小特点 是什么？ • 当电子在真空管中不断被加速时， 管中的磁场B2应如何变化？B2和B1 的变化率是否应有一定的关系？ v
F洛 F电
应用实例---电子感应加速器
电子感应加速器是用感生电场来加速电子 的一种设备。
铁芯
线圈
电子束
逆时针电流为正
a
p v
vt c
a b
B
v vt
a
B
vt
p v
b
B 2L
c 2L
b
c
2L
Im
O
I
L v
2L v
3L v
t
- Im
a b v L c
B 2L
a
p v
vt c
a b
B
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a
B
vt
p v
b
B 2L
p a E c
c 2L
a a E E c
b
c
2L
a R E2 c
R
E1
b
R
b
Bv 2 I t R L (0， ) v
I 0 L 2L ( ， ) v v
Bv 2 3L I (t ) R v 2 L 3L ( ， ) v v
只B变→产生E(感生电动势)
导体环 是电源 环中自由 电子定向 运动形成 感应电流 (电动势)。
1. 电荷为什么会定向运动？ 2. 非静电力是哪个力？ 3. 什么能转化为电能？
第5节 电磁感应规律的两类情况
1.电磁感应 现象中的感生电场 感生电动势的大小
磁场变强
2 B En n r0 t t
F安
I
F外 v
第5节 电磁感应规律的两类现象
(3)由洛伦兹力角度推导体切割磁感线的电动势公式
F电
v v L
v F洛
棒为孤立导体时
达到稳定状态时
F洛 F电
E BБайду номын сангаасv e L
E BLv
第5节 电磁感应规律的两类现象
(3)由洛伦力角度推导体切割磁感线的电动势公式 闭合回路一部分导体切割磁感线时
第4节 法拉弟电磁感应定律
反电动势
a B v
b
E
I
U
M
E
I
U
E反 r
第4节 法拉弟电磁感应定律
5.关于反电动势
E I U E反 R
对电动机为什么 U I 不适用？ R
U E反 I R
第4节 法拉弟电磁感应定律
5.关于反电动势
E I E反 R
E反 U IR
U
IE反 IU I R
F电 θ F洛
E Bqv 合 sin q L
v u v u
F// L
u θ
v v合
v合
F⊥
达到稳定时 F洛 sin F电
v v合 sin
E BLv
第5节 电磁感应规律的两类现象
(4)动生电动势产生的本质 闭合回路一部分导体切割磁感线时
(1)洛伦兹力的分力F⊥推动电子沿导体定 向移动做功，实现由其它能转化为电能， 产生电动势。是电源的非静电力； (2)洛伦兹力的分力F∥与棒运动方向相反， 对棒做负功，外力克服F∥做功，实现机 械能向其它能量的转化； (3)洛伦兹力本身不做功，它只起到传递能 量的作用，实现：由机械能向电能转化。 F电 F// θ
感生电场
非静电力：感生电场力. 感生电场力做功：磁场能电能
每个电子所受的感生电 场力大小： er02 B er02 B E F e 2r 2r t 2r t
第5节 电磁感应规律的两类情况
电子能否在涡旋电场中被加速？
• 当电子在真空管中(有方向如图所示的 磁场B2)逆时针方向加速时，内圆柱内 的磁场如何变化？它在真空 中产生的 涡旋电场方向怎样？
(1)由电磁感应定律
a
B
d
推动生电动势公式 E动 S nB nBLv t
b
c
第5节 电磁感应规律的两类现象
(2)由能的转化和守恒角度推动生电动势公式
外力做功功率: P外 F外v BILv 闭合电路电功率： P 电 IE
能的转化和 守恒定律：
P 电 P 外 E BLv
由于B变化引起 回路中变化
变化磁场在它周围空间激发 感生电场，非静电力是感生 电场力，由感生电场力对电 荷做功而产生电动势
楞次定律
磁场能转化为电能
机械能转化为电能
第5节 电磁感应规律的两类现象
(5)例题分析 例1：腰长为L的等腰直角三角形线圈，三边的总电 阻为R，当由图示位置向右以速度 v 匀速通过宽度 为2L的匀强磁场的过程中，试画出线圈中感应电 流i随时间t 变化的图象。
u θ
v v合
F洛
F⊥
WF // E机械
WF E电
动生电动势 特 点 原 因 非的 静来 电源 力 方向 能量 转化 磁场不变，闭合电路的整 体或局部在磁场中运动导 致回路中磁通量变化
感生电动势 闭合回路的任何部分都不 动，空间磁场变化导致回 路中磁通量变化
由于S变化引起 回路中变化
2
1.若电动机由于机械故障停转 时，会产生什么后果？ 2.若电动机有负载时，相对于 空载，会有什么变化？ 3.电动机从启动到正常运转过程中， 电流会有什么变化？
P 输入 P 热 机械 P
E反 NBS
U E反 I R
第5节 电磁感应规律的两类情况
1.电磁感应 现象中的感生电场
磁场变强
环形真空 管 道
它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁 场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨 道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生 感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的 持续作用而不断加速。
第5节 电磁感应规律的两类现象
2. 电磁感应现象中的洛伦兹力 1. 电荷为什么会定向运动？ 磁场没有变化，导体在磁场 2. 非静电力是哪个力？ 中切割磁感线运动时产生的 3. 什么能转化为电能？ 感应电动势叫动生电动势
B2 B1
v
• 电子沿管做加速圆周运动时的向心 力由什么力来提供？它的大小特点 是什么？ • 当电子在真空管中不断被加速时， 管中的磁场B2应如何变化？B2和B1 的变化率是否应有一定的关系？ v
F洛 F电
应用实例---电子感应加速器
电子感应加速器是用感生电场来加速电子 的一种设备。
铁芯
线圈
电子束
逆时针电流为正
a
p v
vt c
a b
B
v vt
a
B
vt
p v
b
B 2L
c 2L
b
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Bv 2 I t R L (0， ) v
I 0 L 2L ( ， ) v v
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只B变→产生E(感生电动势)
导体环 是电源 环中自由 电子定向 运动形成 感应电流 (电动势)。
1. 电荷为什么会定向运动？ 2. 非静电力是哪个力？ 3. 什么能转化为电能？
第5节 电磁感应规律的两类情况
1.电磁感应 现象中的感生电场 感生电动势的大小
磁场变强
2 B En n r0 t t
F安
I
F外 v
第5节 电磁感应规律的两类现象
(3)由洛伦兹力角度推导体切割磁感线的电动势公式
F电
v v L
v F洛
棒为孤立导体时
达到稳定状态时
F洛 F电
E BБайду номын сангаасv e L
E BLv
第5节 电磁感应规律的两类现象
(3)由洛伦力角度推导体切割磁感线的电动势公式 闭合回路一部分导体切割磁感线时
第4节 法拉弟电磁感应定律
反电动势
a B v
b
E
I
U
M
E
I
U
E反 r
第4节 法拉弟电磁感应定律
5.关于反电动势
E I U E反 R
对电动机为什么 U I 不适用？ R
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第4节 法拉弟电磁感应定律
5.关于反电动势
E I E反 R
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F电 θ F洛
E Bqv 合 sin q L
v u v u
F// L
u θ
v v合
v合
F⊥
达到稳定时 F洛 sin F电
v v合 sin
E BLv
第5节 电磁感应规律的两类现象
(4)动生电动势产生的本质 闭合回路一部分导体切割磁感线时
(1)洛伦兹力的分力F⊥推动电子沿导体定 向移动做功，实现由其它能转化为电能， 产生电动势。是电源的非静电力； (2)洛伦兹力的分力F∥与棒运动方向相反， 对棒做负功，外力克服F∥做功，实现机 械能向其它能量的转化； (3)洛伦兹力本身不做功，它只起到传递能 量的作用，实现：由机械能向电能转化。 F电 F// θ
感生电场
非静电力：感生电场力. 感生电场力做功：磁场能电能
每个电子所受的感生电 场力大小： er02 B er02 B E F e 2r 2r t 2r t
第5节 电磁感应规律的两类情况
电子能否在涡旋电场中被加速？
• 当电子在真空管中(有方向如图所示的 磁场B2)逆时针方向加速时，内圆柱内 的磁场如何变化？它在真空 中产生的 涡旋电场方向怎样？
(1)由电磁感应定律
a
B
d
推动生电动势公式 E动 S nB nBLv t
b
c
第5节 电磁感应规律的两类现象
(2)由能的转化和守恒角度推动生电动势公式
外力做功功率: P外 F外v BILv 闭合电路电功率： P 电 IE
能的转化和 守恒定律：
P 电 P 外 E BLv