4.4电磁感应现象的两类情况 第四章 电磁感应 1.哪些办法可以使电路中产生感应电动势? 电键闭合,改变滑动片的位置 ①S不变,B变化 ———感生电动势 线圈B相当于电源 导体切割磁感线 ②B不变,S变化———动生电动势 AB相当于电源 w + + + - - - + + + + + + + + + 每一个电动势都对应有一种非静电力 正是由于非静电力做功把其他形式的能转化为电能 干电池:化学作用 非静电力 2. 当电源是电池时,电荷在外电路和内电路中是靠什么力运动的? (一)、理论探究感生电动势的产生 电流是怎样产生的? 自由电荷为什么会运动? 使电荷运动的力难道是变化 的磁场对其施加的力吗? 猜想:使电荷运动的力可能是 洛伦兹力、静电力、或者是其它力 磁场变弱 一.电磁感应现象中的感生电场 思考: ①产生感生电动势的非静电力是什么提供的? E感 B原↑ I 感生电动势是感生电场产生的电场力提供的。 E感 一 一 一 一 一 一 一 一 一 B原 ②没有导体,有感生电场吗?导体有何作用? 有感生电场,导体提供了自由电荷。 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell) 麦克斯韦认为 磁场变化时会在周围空间激发一种电场———感生电场 闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动 产生感应电流(感生电动势) 感生电场的方向就是感生电流的方向。 感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。 (1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场). (3) 电场线:是闭合的曲线. 1、感生电场 (2)方向:就是感生电流的方向. 用楞次定律判断. 感生电场与感生电动势 磁场变弱 2、感生电动势:由感生电场产生的感应电动势. 感生电场对自由电荷的作用 非静电力 一.电磁感应现象中的感生电场 3.感生电场的作用:扮演非静电力,使导体产生感生电动势。 4. 感生电场的方向:即正电荷定向移动的方向,可以由楞次定律,结合右手螺旋定则来判定 。 静电场 E0 感生电场 E感 起源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电场线形状 电场线为非闭合曲线 电场线为闭合曲线 5.感生电场与静电场的区别: 静电场为有源场 感生电场为无源场 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,感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。 w 【牛刀小试】现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时,电流的大小应该怎样变化才能使电子加速? 分析: 电磁铁中的电流应该由小变大。 实际应用 电子感应加速器 柱形电磁铁产生磁场。磁场中安置一个环形真空管道。 当磁场发生变化时,就会沿管道方向产生感应电场。 射入其中的电子就受到感应电场的持续作用而被不断加速。 思考2: 产生动生电动势的非静电力是什么提供的? × × × × × × × × × × × × × × × × × × v _ _ _ f f f C D × × × × × × × × × × × × × × × × × × × v _ _ _ + + + f C D w 二.电磁感应现象中的洛伦兹力 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × C D 1.导体棒中自由电荷受到的洛伦兹力沿什么方向? - f1 v2 f2 v1 f v 2.导体棒一直运动下去,自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?洛伦兹力做功吗? × × × × × × × × × × × × × × × × v _ _ _ + + + f C D C D - f1 v2 f2 v1 f v - ﹢ ﹢ ﹢ - - - Ee 自由电荷不会一直运动下去。 当电场力等于洛伦兹力f1时,自由电荷不再定向运动。同时f2消失,电动势稳定。 3.导体棒的哪端电势比较高? × × × × × × × × × × × × × × × × ... ...
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