動(dòng)生和感生p2013-1、3、6、10、11、13、14、15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

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原因？涉及到的概念電流、電源、電動(dòng)勢(shì)2005.4編輯課件電動(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)，不限于閉合回路，定義為2005.4編輯課件動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

電動(dòng)勢(shì)是反映電源性能的，是衡量電源內(nèi)部非靜電力大小的物理量。

非靜電力？本質(zhì)上沒(méi)有新的物理內(nèi)容，實(shí)質(zhì)上是洛侖茲力的后果

2005.4編輯課件問(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2005.4編輯課件證明PF＋PF’＝0電子漂移速度回路的電阻為R桿的長(zhǎng)度桿運(yùn)動(dòng)速度對(duì)電子做負(fù)功對(duì)電子做正功兩個(gè)力所做的功的代數(shù)和為零——洛侖茲力不做功2005.4編輯課件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編輯課件兩位發(fā)明家愛(ài)迪生發(fā)明了直流發(fā)電機(jī)和輸電系統(tǒng)（小規(guī)模）堅(jiān)持認(rèn)為直流電是最安全最好的全國(guó)電力系統(tǒng)特斯拉發(fā)明了交流發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)了電氣革命新里程把電能轉(zhuǎn)為實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)2005.4編輯課件例題p164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2005.4編輯課件例題：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編輯課件用動(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2005.4編輯課件感生電動(dòng)勢(shì)為什么電磁感應(yīng)爐中的工件會(huì)被加熱？為什么電磁灶上鋁鍋中的水會(huì)被加熱？顯然是由于導(dǎo)體中有電流——渦流問(wèn)題：工件和鋁鍋沒(méi)有相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，非靜電力顯然不是洛侖茲力，推動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)的非靜電力又是什么呢？實(shí)驗(yàn)表明，這種情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)完全與導(dǎo)體的種類和性質(zhì)無(wú)關(guān)2005.4編輯課件麥克斯韋（Maxwell）Faraday的力線思想深深地吸引了MaxwellMaxwell談到:“法拉第實(shí)驗(yàn)所提供的存在力線的美妙的例子，促使我相信力線是某種實(shí)際存在的東西”

在他的專著《電磁通論》中寫(xiě)道：“我主要是抱著給法拉第這些觀念提供數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的愿望來(lái)承擔(dān)這部著作的寫(xiě)作工作”

敏銳地感覺(jué)到由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)現(xiàn)象預(yù)示著有關(guān)電磁場(chǎng)的新效應(yīng)

2005.4編輯課件渦旋電場(chǎng)

Maxell相信即使不存在導(dǎo)體回路，變化的磁場(chǎng)在其周圍也會(huì)激發(fā)一種電場(chǎng)，他稱之為感應(yīng)電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)考慮一個(gè)固定回路L，S為以L為邊界的曲面，通過(guò)S的磁通量改變導(dǎo)致產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于回路L固定，磁通量的變化完全由磁感應(yīng)強(qiáng)度B（或磁矢勢(shì)A)的變化引起的——產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原因非靜電力——渦旋電場(chǎng)2005.4編輯課件渦旋電場(chǎng)的性質(zhì)：產(chǎn)生原因

靜電荷激發(fā)

變化的磁場(chǎng)

電力線

不閉合

閉合

性質(zhì)

保守場(chǎng)

有源、無(wú)旋場(chǎng)

非保守場(chǎng)

無(wú)源、有旋場(chǎng)

2005.4編輯課件

負(fù)號(hào):說(shuō)明E旋的方向與B/t(或A/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)如果是右旋場(chǎng)如何？2005.4編輯課件電場(chǎng)啟示

理論研究：大膽假設(shè)、小心求證的探索過(guò)程、清晰的概念、準(zhǔn)確的定量表達(dá)為檢驗(yàn)其真?zhèn)翁峁┝丝赡苄杂捎趯ふ腋猩妱?dòng)勢(shì)的非靜電力，Maxwell預(yù)言了渦旋電場(chǎng)，后來(lái)被證實(shí)確實(shí)存在這種無(wú)源有旋場(chǎng)，性質(zhì)完全不同于靜電場(chǎng)，拓寬了人們對(duì)電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)伴隨著渦旋電場(chǎng)概念的建立提出了一個(gè)深刻的問(wèn)題B(t)——E旋其逆效應(yīng)是什么？問(wèn)題的研究導(dǎo)致位移電流的假定超距和近距不同的物理觀點(diǎn)在研究對(duì)象、提出問(wèn)題、對(duì)同樣現(xiàn)象的理解等方面都呈現(xiàn)出差異。物理思想對(duì)科學(xué)研究有深刻的指導(dǎo)意義。

2005.4編輯課件例題:前題中，I(t)方法一：用d/dt求2005.4編輯課件方法二：

分別求出動(dòng)生和感生電動(dòng)勢(shì)B(t)——感生；線圈移動(dòng)——?jiǎng)由}9BC和DA積分＝02005.4編輯課件小結(jié)非靜電力2005.4編輯課件電子感應(yīng)加速器原理電磁鐵f=50周的強(qiáng)大交變電流勵(lì)磁，B交變

B變真空室內(nèi)感應(yīng)強(qiáng)大的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)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2005.4編輯課件為使電子在加速過(guò)程中，繞固定圓軌道運(yùn)動(dòng)，以便打靶，對(duì)磁場(chǎng)徑向分布有要求，即使軌道上的B值恰好等于軌道包圍的面積內(nèi)B值的平均值之半推導(dǎo)：向心運(yùn)動(dòng)洛侖茲力電子軌道處磁場(chǎng)電子被渦旋電場(chǎng)加速2005.4編輯課件計(jì)算初始條件：v=0,B=0對(duì)上式求積分得

電子感應(yīng)加速器原則上不受相對(duì)論效應(yīng)影響，但因電子被加速時(shí)會(huì)輻射能量而限制其能量進(jìn)一步提高