1、电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况【复习回顾复习回顾】1、什么是电源？什么是电动势？什么是电源？什么是电动势？思考：思考：穿过闭合回路磁通量发生了变化，穿过闭合回路磁通量发生了变化，回路中产生感应电动势。产生感应电动势回路中产生感应电动势。产生感应电动势那部分导体相当于电源，哪一种作用扮演那部分导体相当于电源，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？了非静电力的角色呢？2、楞次定律楞次定律分析：分析：英国物理学家英国物理学家麦克斯韦麦克斯韦认为，磁场的变化时会在空间激认为，磁场的变化时会在空间激发一种电场。如果此刻空间存在闭合导体发一种电场。如果此刻空间存在闭合导体, ,导体中自由电荷就导
2、体中自由电荷就会在这种电场的作用下做定向移动会在这种电场的作用下做定向移动, ,产生感应电流产生感应电流, ,或者说导体或者说导体中产生感应电动势中产生感应电动势. .变化的磁场在周围空间激发的电场变化的磁场在周围空间激发的电场, 叫叫感感生电场生电场,由感生电场产生的感应电动势称为由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势感生电动势.感生电感生电动势的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用动势的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用一一. .电磁感应现象中的感生电场电磁感应现象中的感生电场静电场静电场 E E0 0感生电场感生电场 E Ek起源起源由静止电荷激发由静止电荷激发由变化的磁场激发由变化
3、的磁场激发电电场场线线形形状状电场线为非闭合曲线电场线为非闭合曲线电场线为闭合曲线电场线为闭合曲线E Ek静电场为有源场静电场为有源场感生电场为无源场感生电场为无源场静电场静电场E E0 0感生电场感生电场E Ek电电场场的的性性质质为保守场为保守场, 可引入势可引入势(能能) 为非保守场为非保守场, 不可引入势不可引入势(能能)静电场为有源场静电场为有源场感生电场为无源场感生电场为无源场他们间也有共性：具有场物质形式的所有共性；均对电他们间也有共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的
4、积累从而建立静电场。起电荷的积累从而建立静电场。感生电场是产生感应电流或感感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感生电场的应电动势的原因，感生电场的方向同样可由楞次定律判断。方向同样可由楞次定律判断。铁铁芯芯线圈线圈电电束束子子B磁场磁场电子感应加速器是利用电子感应加速器是利用感生电场感生电场使电子加速的设备。使电子加速的设备。 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中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应电场。射场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。射入其中的
5、电子就受到这感应电场的持续作用而被不入其中的电子就受到这感应电场的持续作用而被不断加速。断加速。二.电磁感应现象中的洛伦兹力问题：导体切割磁感线的运动也会产生感应问题：导体切割磁感线的运动也会产生感应电动势电动势,该电动势产生的机理是什么该电动势产生的机理是什么?理论分析：理论分析：v_fffv_+导体两端产生电势导体两端产生电势差差动生电动势动生电动势动生电动势动生电动势是是导体中的自由导体中的自由电荷在磁场中电荷在磁场中受到受到洛伦兹力洛伦兹力作用的结果。作用的结果。fX X XX X XX X XX X XX X X导体导体CDCD在匀强磁场在匀强磁场B B中以速度中以速度V V向右运动
6、向右运动, ,并且导线并且导线CDCD与与B B、V V的方向相垂的方向相垂直直, ,由于导体中的自由电子随导体一起运动由于导体中的自由电子随导体一起运动. .因此每个电子受到的洛伦兹因此每个电子受到的洛伦兹力为力为F F洛洛=eVB,F=eVB,F洛洛方向向下在力的作用下，自由电子沿导体向下运动，方向向下在力的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷使导体下端出现过剩的负电荷, , 导体上端出现过剩的正电荷结果使导导体上端出现过剩的正电荷结果使导体上端体上端C C的电势高于下端的电势高于下端D D的电势的电势, ,出现由出现由C C指向指向D D的静电场的静电场, ,此时电
7、场对自此时电场对自由电子的作用力是向上由电子的作用力是向上, ,与洛伦兹力方向相反与洛伦兹力方向相反, ,当二力互相平衡时，当二力互相平衡时，两端便产生一个稳定的电势差。两端便产生一个稳定的电势差。LDC推导动生电动势大小的表达式推导动生电动势大小的表达式VF电电F洛洛三三. .感生电动势和动生电动势的划分感生电动势和动生电动势的划分 在某些情况下只有相对意义.例如在教科书图4.2-2所示的实验中,如果在相对于磁棒静止的参考系内观察，磁棒不动，空间各点的磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈内的电动势是动生的但是，如果在相对于线圈静止的参考系内观察，则看到由于磁棒运动，引起空间磁场变化，因而线
8、圈中的电动势是感生的在这种情况下，究意把电动势看作动生的还是感生的，决定于观察者所在的参考系然而，并不是在任何情况下都能通过参考系的变换把一种电动势归结为另一种电动势，教科书图4.2-5所示的实验就是一例子图4.2-2图4.2-5动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势特特点点磁场不变，闭合电路的整体或磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化磁通量的变化闭合回路的任何部分都不动，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空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化磁通量变化原原因因由于由于S的变化引起回路的变化引起回路中中 变化变化由于由于B的变化引起回路的变化引起回路中中 变化变化非静电力就是洛仑兹力，由非静电力就是洛仑兹力，由洛仑兹力对运动电荷作用而洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势产生电动势变化磁场在它周围空间激发涡旋变化磁场在它周围空间激发涡旋电场，非静电力就是感生电场力，电场，非静电力就是感生电场力，由感生电场力对电荷作功而产生由感生电场力对电荷作功而产生电动势电动势方方向向的来源的来源非静电力非静电力楞次定律判断楞次定律判断楞次定律或右手定则楞次定律或右手定则
