1、全球震撼首見：中國車載電磁炮全球震撼首見：中國車載電磁炮 2011年年5月月28日日+-+復習電動勢相關知識復習電動勢相關知識每一個電動勢都對應有一種非靜電力每一個電動勢都對應有一種非靜電力正是正是由于非靜電力做功把其它形式的能轉化為電能由于非靜電力做功把其它形式的能轉化為電能干電池：干電池：化學作用化學作用 非靜電力非靜電力一個閉合電路靜止一個閉合電路靜止于磁場中于磁場中,由于磁場由于磁場強弱的變化強弱的變化,閉合電閉合電路內產生了感應電路內產生了感應電動勢動勢.我們稱之為我們稱之為感感生電動勢生電動勢。磁場變弱磁場變弱一一.電磁感應現象中的感生電場電磁感應現象中的感生電場感生電動勢感生電動

2、勢：? 非靜電力非靜電力電流是怎樣產生的？電流是怎樣產生的？自由電荷為什么會運動？自由電荷為什么會運動？使電荷運動的力難道是變化使電荷運動的力難道是變化的磁場對其施加的力嗎？的磁場對其施加的力嗎？猜想：使電荷運動的力可能是猜想：使電荷運動的力可能是洛倫茲力、靜電力、或者是其它力洛倫茲力、靜電力、或者是其它力磁場變弱磁場變弱（二）（二）英英麥克斯韋認為：麥克斯韋認為：(1)定義定義:變化的磁場在周圍空間激發的電場叫感生電場變化的磁場在周圍空間激發的電場叫感生電場(渦旋電場渦旋電場).(3) 電場線電場線:是閉合的曲線是閉合的曲線.1、感生電場、感生電場(2)方向方向:就是感生電流的方向就是感生電

3、流的方向. （三）感生電場與感生電動勢（三）感生電場與感生電動勢磁場變弱磁場變弱2、感生電動勢：、感生電動勢： （1）定義：由感生電場產生的感應電動勢）定義：由感生電場產生的感應電動勢. （2）感生電動勢：）感生電動勢：感生電場對自由電荷的作用感生電場對自由電荷的作用 非靜電力非靜電力9思考思考1 1：產生感生電動勢的非靜電力是什么提供的？產生感生電動勢的非靜電力是什么提供的？E E感感B原原I I感生電動勢是感生電場產生的電場力提供的。感生電動勢是感生電場產生的電場力提供的。10E E感感一一一一一一一一一一一一一一一一一一B原原沒有導體，有感生電場嗎？導體有何作用？沒有導體，有感生電場嗎？

4、導體有何作用？有感生電場，導體提供了自由電荷。有感生電場，導體提供了自由電荷。11靜電場靜電場 E E0 0感生電場感生電場 E Ek起源起源由靜止電荷激發由靜止電荷激發由變化的磁場激發由變化的磁場激發電電場場線線形形狀狀電場線為非閉合曲線電場線為非閉合曲線電場線為閉合曲線電場線為閉合曲線E Ek靜電場為有源場靜電場為有源場感生電場為無源場感生電場為無源場3、應用實例、應用實例-電子感應加速器電子感應加速器電子感應加速器是用感生電場來加電子感應加速器是用感生電場來加速電子的一種設備。它的基本原理速電子的一種設備。它的基本原理如圖示，上下為電磁鐵的兩個磁極，如圖示，上下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之

5、間有一個環形真空室，電子磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為生的感生電場使電子加速。上圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？子加速？二.電磁感應現象中的洛倫茲力 導體切割磁感線時也會產生感應電動導體切割磁感線時也會產生感應電動勢勢動生

6、電動勢動生電動勢,該電動勢產生的機該電動勢產生的機理是什么理是什么?非靜電力又與什么有關呢？非靜電力又與什么有關呢？動生電動勢動生電動勢：? 非靜電力非靜電力1、動生電動勢是怎樣產生的？、動生電動勢是怎樣產生的？2、什么力充當非靜電力？、什么力充當非靜電力？導體中的自由電荷受到導體中的自由電荷受到 什么力的作用？什么力的作用？導體棒的哪端電勢比較高？導體棒的哪端電勢比較高？非靜電力與洛倫茲力有關嗎？非靜電力與洛倫茲力有關嗎？理論分析理論分析：v_fffv_+導體兩端產生電勢導體兩端產生電勢差差動生電動勢動生電動勢動生電動勢動生電動勢是是導體中的自由導體中的自由電荷在磁場中電荷在磁場中受到受到洛

7、侖茲力洛侖茲力作用的結果。作用的結果。fCD17X X XX X XX X XX X XX X X 導體CD在勻強磁場B中以速度V向右運動,并且導線CD與B、V的方向相垂直,由于導體中的自由電子隨導體一起運動.因此每個電子受到的洛倫茲力為F洛=eVB,F洛方向向下在力的作用下，自由電子沿導體向下運動，使導體下端出現過剩的負電荷, 導體上端出現過剩的正電荷結果使導體上端C的電勢高于下端D的電勢,出現由C指向D的靜電場,此時電場對自由電子的作用力是向上,與洛倫茲力方向相反,當二力互相平衡時，兩端便產生一個穩定的電勢差。LDC推導動生電動勢大小的表達式推導動生電動勢大小的表達式VF電電F洛洛18可見

8、,運動的導體CD就是一個電源,C為正極,自由電子受到洛倫茲力的作用,從端搬到端；也可以看作是正電荷受洛倫茲力的作用從端搬運到端這里洛倫茲力就相當于電源中的非靜電力,根據電動勢的定義,電動勢等于單位正電荷從負極通過電源內部移動到正極非靜電力所做的功,作用在單位正電荷上的洛倫茲力vBeFF洛于是動生電動勢就是BLvFLE與法拉第電磁感應定律得到的結果一致.19 CD1.1.導體棒中自由電荷受到的洛倫茲力沿什么方向導體棒中自由電荷受到的洛倫茲力沿什么方向？f1v2f2v1fv202.2.導體棒一直運動下去，自由電荷是否也會沿著導體棒一直運動下去，自由電荷是否也會沿著導體棒一直運動下去？導體棒一直運動

9、下去？洛倫茲力做功嗎？洛倫茲力做功嗎？v_+fCDCDf1v2f2v1fv- - -Ee自由電荷不會一直運動下去。自由電荷不會一直運動下去。 當電場力等于洛倫茲力當電場力等于洛倫茲力f1時時，自由電荷不再定向運動。同時，自由電荷不再定向運動。同時f2消失消失,電動勢穩定。電動勢穩定。213.3.導體棒的哪端電勢比較高？導體棒的哪端電勢比較高？v_+fCD-導體棒就是電源，如果外接用電器，則電流將從導體棒就是電源，如果外接用電器，則電流將從C端外流出，即端外流出，即C端電勢高。端電勢高。M4.4.如果外接用電器，如果外接用電器，導體棒中電流即電源導體棒中電流即電源內部電流內部電流( (即電動勢的

10、即電動勢的方向）是沿什么方向方向）是沿什么方向的？的？由由D指向指向C的。的。225.導體棒接用電器后，要繼續做勻速運動時還需要導體棒接用電器后，要繼續做勻速運動時還需要外力推動嗎？外力推動嗎？受向左的安培力作用受向左的安培力作用 ，需要外力。，需要外力。F安安F外外M23洛倫茲力不做功，不提供洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的能量，只是起傳遞能量的作用。作用。f1扮演了非靜電力，扮演了非靜電力，做了多少功，就轉化出了做了多少功，就轉化出了多少電能。多少電能。6. 能量是怎樣轉化的呢？能量是怎樣轉化的呢？CDf1f2v2v1- - -EeM注：注：f2宏觀表現為安培力，宏觀表現為安培

11、力，克服安培力做了多少功，克服安培力做了多少功，就知道產生了多少電能。就知道產生了多少電能。 與與動生電動勢動生電動勢有關的電磁感應現象中，有關的電磁感應現象中，通過通過克服安培力做功克服安培力做功，把機械能或其他形，把機械能或其他形式的能轉化為電能式的能轉化為電能克服安培力做多少功，克服安培力做多少功，就產生多少電能就產生多少電能若電路是若電路是純電阻電路純電阻電路，轉化過來的轉化過來的電能將全部轉化為電阻的內電能將全部轉化為電阻的內能能動生電動勢動生電動勢感生電動勢感生電動勢特特點點磁場不變磁場不變，閉合電路的整，閉合電路的整體或局部在磁場中體或局部在磁場中運動運動導導致回路中磁通量變化致

12、回路中磁通量變化閉合回路的任何部分都不閉合回路的任何部分都不動，空間動，空間磁場變化磁場變化導致回導致回路中磁通量變化路中磁通量變化原原因因由于由于S變化變化引起引起回路中回路中 變化變化由于由于B變化變化引起引起回路中回路中 變化變化非靜電力是洛侖茲力非靜電力是洛侖茲力的的分力分力，由洛侖茲力對運，由洛侖茲力對運動電荷作用而產生電動動電荷作用而產生電動勢勢變化磁場在它周圍空間激發變化磁場在它周圍空間激發感生電場，感生電場，非靜電力是感生非靜電力是感生電場力電場力，由感生電場力對電，由感生電場力對電荷做功而產生電動勢荷做功而產生電動勢方方向向的來源的來源非靜電力非靜電力楞次定律楞次定律楞次定律

13、或右手定則楞次定律或右手定則261.1.如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產生了感應電動勢，磁場強弱的變化，而使電路中產生了感應電動勢，下列說法中正確的是（下列說法中正確的是（ ）A A磁場變化時，會在在空間中激發一種電場磁場變化時，會在在空間中激發一種電場B B使電荷定向移動形成電流的力是磁場力使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C C使電荷定向移動形成電流的力是電場力使電荷定向移動形成電流的力是電場力D D以上說法都不對以上說法都不對272.2.如圖所示，導體如圖所示，導體ABAB在做切割磁感線運動時，將在做切割磁感線運

14、動時，將產生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下產生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（列說法中正確的是（ ）A A因導體運動而產生的感應電動勢稱為動生電動因導體運動而產生的感應電動勢稱為動生電動勢勢B B動生電動勢的產生與洛侖茲力有關動生電動勢的產生與洛侖茲力有關C C動生電動勢的產生與電場力有關動生電動勢的產生與電場力有關D D動生電動勢和感生電動勢產生的原因是一樣的動生電動勢和感生電動勢產生的原因是一樣的28 RBrPMNaQbv（1 1）a 1.5Va 1.5V（2 2）0.1N0.1N（3 3）0.10.1J 0.1 0.1J例例1：如圖，水平面上有兩根相距如圖

15、，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金的足夠長的平行金屬導軌屬導軌MN和和PQ，它們的電阻可忽略不計，在，它們的電阻可忽略不計，在M和和 P之間之間接有阻值為接有阻值為R 3.0的定值電阻，導體棒的定值電阻，導體棒ab長長L=0.5m，其電阻為其電阻為r 1.0 ，與導軌接觸良好，與導軌接觸良好.整個裝置處于方向整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，豎直向上的勻強磁場中，B0.4T。現使。現使ab以以v10ms的速度向右做勻速運動。的速度向右做勻速運動。（1）a b哪點電勢高哪點電勢高? a b兩點間的電壓多大？兩點間的電壓多大？（2）維持）維持a b做勻速運動的外力多大？做勻速運動的外

16、力多大？（3）a b向右運動向右運動1m的過程中，外力做的功是多少？電的過程中，外力做的功是多少？電路中產生的熱量是多少？路中產生的熱量是多少？29例例2 2：如圖所示，如圖所示，豎直向上豎直向上的勻強磁場，磁感應強的勻強磁場，磁感應強度度B=0.5TB=0.5T，并且以，并且以B/B/t=0.1T/St=0.1T/S在變化在變化. .水平軌水平軌道電阻不計，且不計摩擦阻力，寬道電阻不計，且不計摩擦阻力，寬d=0.5md=0.5m的導軌的導軌上放一電阻上放一電阻R R0 0=0.1=0.1的導體棒，并用水平線通過定的導體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質量為滑輪吊著質量為M=0.2kgM=0.2k

17、g的重物，軌道左端連接的的重物，軌道左端連接的電阻電阻R=0.4R=0.4，圖中的，圖中的L=0.8mL=0.8m，求至少經過多長時，求至少經過多長時間才能吊起重物。間才能吊起重物。495S例例1、如圖，內壁光滑的塑料管彎成的圓環平、如圖，內壁光滑的塑料管彎成的圓環平放在水平桌面上，環內有一帶負電小球，整放在水平桌面上，環內有一帶負電小球，整個裝置處于豎直向下的磁場中，當磁場突然個裝置處于豎直向下的磁場中，當磁場突然增大時，小球將（增大時，小球將（ ）A、沿順時針方向運動、沿順時針方向運動B、沿逆時針方向運動、沿逆時針方向運動C、在原位置附近往復運動、在原位置附近往復運動D、仍然保持靜止狀態、

18、仍然保持靜止狀態例例2、光滑金屬導軌光滑金屬導軌L=0.4 m,L=0.4 m,電阻不計電阻不計, ,均勻變化均勻變化的磁場穿過整個導軌平面的磁場穿過整個導軌平面, ,如圖甲如圖甲. .磁場的磁感應磁場的磁感應強度隨時間變化的情況如圖乙強度隨時間變化的情況如圖乙. .金屬棒金屬棒abab的電阻的電阻為為1 1, ,自自t=0t=0時刻開始從導軌最左端以時刻開始從導軌最左端以v=1 m/sv=1 m/s的的速度向右勻速運動速度向右勻速運動, ,則則 ( )( )A.1 sA.1 s末回路中電動勢為末回路中電動勢為0.8 V0.8 VB.1 sB.1 s末回路中電動勢為末回路中電動勢為1.6 V

19、1.6 V C.1 sC.1 s末末abab棒所受磁場力為棒所受磁場力為0.64 N 0.64 N D.1 sD.1 s末末abab棒所受磁場力為棒所受磁場力為1.28 N1.28 NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙例例3、棒、棒L=0.4 m, L=0.4 m, 金屬棒金屬棒abab的電阻為的電阻為1 1 ，B B隨隨t t變化關變化關系如圖乙系如圖乙, ,自自t=0t=0開始從導軌最左以開始從導軌最左以v=1 m/sv=1 m/s右勻速運動右勻速運動, ,A.1 sA.1 s末回路中電動勢為末回路中電動勢為0.8 V B.1 s0.8 V B.1 s末回路中電動勢為末回路中電動勢為

20、1.6 V 1.6 V C.1 sC.1 s末末abab棒所受磁場力為棒所受磁場力為0.64 N D.1 s0.64 N D.1 s末末abab棒所受磁場力為棒所受磁場力為1.28 N1.28 NvB/Tt/s0.52011.0甲甲乙乙（1）本題感應電動勢是動生還是感生？）本題感應電動勢是動生還是感生？（2）動生電動勢的大小如何求解？）動生電動勢的大小如何求解？（3）感生電動勢的大小如何求解？）感生電動勢的大小如何求解？（4）兩種電動勢在這里是相互加強還是消弱？）兩種電動勢在這里是相互加強還是消弱？E1BLVE=E1+E2tBStE2如圖所示的是一水平放置的玻璃圓環形小槽，槽內光如圖所示的是一

21、水平放置的玻璃圓環形小槽，槽內光滑，槽寬度和深度處處相同，現將一直徑略小于槽寬的帶正滑，槽寬度和深度處處相同，現將一直徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它獲得一初速度電小球放在槽中，讓它獲得一初速度v v0 0，與此同時，有一變，與此同時，有一變化的磁場豎直向下穿過玻璃環形小槽外徑所對應的圓面積，化的磁場豎直向下穿過玻璃環形小槽外徑所對應的圓面積，磁感應強度的大小跟時間成正比增大，設小球在運動過程中磁感應強度的大小跟時間成正比增大，設小球在運動過程中所帶電荷量不變，則所帶電荷量不變，則( () )A A小球受到的向心力大小不變小球受到的向心力大小不變B B小球受到的向心力大小不斷增加小球受到的向心力大小不斷增加C C洛倫茲力對小球做了功洛倫茲力對小球做了功D D小球受到的洛倫茲力大小與時間成正比小球受到的洛倫茲力大小與時間成正比如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在水平桌面如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上，每根導軌