感生电动势和动生电动势解析ppt课件

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1、感生电动势和动生电动势感生电动势和动生电动势知识回顾知识回顾+-+电路中电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。电路中电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。每一个电动势都对应有一种非静电力每一个电动势都对应有一种非静电力 正是由于非正是由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能。静电力做功把其它形式的能转化为电能。感应电动势对应的非静电感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用力是一种什么样的作用?问题问题一、感生电场与感生电动势一、感生电场与感生电动势磁场变强磁场变强 一个闭合电路静止于磁场中一个闭合电路静止于磁场中,由于由于磁场强弱的变化磁场强弱的变化,闭合电路内产生了闭合电路内产

2、生了感应电动势感应电动势.哪一种作用是非静电力哪一种作用是非静电力?英国物理学家英国物理学家麦克斯韦麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场对电荷会产生力的作用。如场会在空间激发一种电场，这种电场对电荷会产生力的作用。如果此刻周围空间存在闭合导体，导体中自由电荷会在这种电场力果此刻周围空间存在闭合导体，导体中自由电荷会在这种电场力的作用下定向移动，产生感应电流，或者说产生的作用下定向移动，产生感应电流，或者说产生感应电动势感应电动势。变。变化的的磁场能在周围空间激发电场化的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫这种电场叫感生电场感

3、生电场,由感生由感生电场产生的感应电动势称为电场产生的感应电动势称为感生电动势感生电动势.詹姆斯詹姆斯克拉克克拉克麦克斯韦，英国物理学家、数麦克斯韦，英国物理学家、数学家。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律学家。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光统一起来，是实现第二次大综合，因此应与牛顿光统一起来，是实现第二次大综合，因此应与牛顿齐名。齐名。18731873年出版的年出版的论电和磁论电和磁，也被尊为继牛，也被尊为继牛顿顿自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理之后的一部最重要的物之后的一部最重要的物理

4、学经典。没有电磁学就没有现代电工学，也就不理学经典。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。可能有现代文明。1 1、感生电场、感生电场（1 1）定义）定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场场(涡旋电场涡旋电场).).（2）方向）方向:就是感生电流的方向就是感生电流的方向.用楞次定律和安培定则用楞次定律和安培定则判断判断.（3）电场线）电场线:是闭合的曲线是闭合的曲线.由感生电场产生的感应电动势。感生电动势所对应的由感生电场产生的感应电动势。感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用非静电力是感生电场对自由电荷的作用.2、感生电动

5、势、感生电动势 感生电场是产生感生电动势的原因。感生电动势在感生电场是产生感生电动势的原因。感生电动势在电路中的作用就是电源电路中的作用就是电源,其电路就是内电路其电路就是内电路,当它与外电当它与外电路连接后就会对外电路供电。路连接后就会对外电路供电。3、应用实例、应用实例-电子感应加速器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。电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。铁芯铁芯电子束电子束环形真空环形真空管管 道道线圈线圈 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一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。当磁场发生变化个环

6、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。受到感生电场的持续作用而不断加速。二、洛伦兹力与动生电动势二、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时也会产生感生电动势导体切割磁感线时也会产生感生电动势,该电动势产生的机理是什么该电动势产生的机理是什么?导体切割磁导体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪些因素感线产生的感应电动势的大小与哪些因素有关有关?它是如何将其它形式的能转化为电它是如何将其它形式的能转化为电能的能的?【思考思考】1、自由电荷会随着导体棒运动、自由电荷

7、会随着导体棒运动,并因此并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷沿什么受到洛伦兹力。导体中自由电荷沿什么方向方向运动运动？导体导体CD在匀强磁场在匀强磁场B中以速度中以速度v向向右运动，并且导线右运动，并且导线CD与与B、v的方向的方向相垂直。相垂直。X X XX X XX X XX X XCDv分析分析:导体中自由电荷具有水平方向的速度，由左手定则可判断导体中自由电荷具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向下的洛伦兹力作用，其合运动是斜向下的。受到沿棒向下的洛伦兹力作用，其合运动是斜向下的。fv2、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一

8、直运动下去棒一直运动下去?为什么为什么?X X XX X XX X XX X XCDvf F电电分析：分析：自由电荷不会一直运动下去。因自由电荷不会一直运动下去。因为为C、D两端聚集电荷越来越多，在两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强棒间产生的电场越来越强,当电场力等于当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。可见，运动的导体就是一个电源，可见，运动的导体就是一个电源，C为正为正极，相当于正电荷受到洛伦兹力的作用，极，相当于正电荷受到洛伦兹力的作用，vBeFF洛BLvFLE从从D端搬到端搬到C端，这里，洛伦兹力就相当于电源中的非静端，这里，洛

9、伦兹力就相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功，作用在极通过电源内部移动到正极非静电力所做的功，作用在单位正电荷上的洛伦兹力单位正电荷上的洛伦兹力与法拉第电磁感应定律得到的结果一致与法拉第电磁感应定律得到的结果一致.分析：分析：导体棒中电流是由导体棒中电流是由D指向指向C的。此时导体棒可以的。此时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了动生电动势动生电动势。3 3、导体棒的哪端电势比较高、导体棒的哪端电势比较高?4、如果用导线把、如果

10、用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的导体棒中电流是沿什么方向的?BLvELEeevB或C端电势高端电势高1、动生电动势：动生电动势：由于导体的运动由于导体的运动(切割磁感线切割磁感线)而产生的而产生的感应电动势叫动生电动势感应电动势叫动生电动势.2、动生电动势所对应的非静电力是、动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力洛伦兹力的分力.特别注意：特别注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始终不做功终不做功.【例例1】如图所示，固定于水平桌面上的金属框架如图所示，固定于水平桌面上的金属框架c

11、def，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无搁在框架上，可无摩擦滑动此时摩擦滑动此时abce构成一个边长为构成一个边长为l的正方形，棒的电的正方形，棒的电阻为阻为r，其余部分电阻不计开始磁感强度为，其余部分电阻不计开始磁感强度为B0（1）若从）若从t=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k，同时棒保持静止求棒中的感应电流在图上标出感应电同时棒保持静止求棒中的感应电流在图上标出感应电流的方向；流的方向；（2）在上述（）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当）情况中，始终保持棒静止，当t=t1末时末时需加的垂直于

12、棒的水平拉力为多大？需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若）若t=0时刻起，磁感强度逐渐时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度减小，当棒以恒定速度v向右做匀向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化流，则磁感强度应怎样随时间变化（写出（写出B与与t的关系式）？的关系式）？abefcd解析：解析：（1）磁感强度均匀增加，每秒增量为）磁感强度均匀增加，每秒增量为k，得，得感应电动势感应电动势感应电流由楞次定律可判定感应电流方向为逆时针，棒感应电流由楞次定律可判定感应电流方向为逆时针，棒ab上的电流方向为上的电流方向为ba（2）t=t1时，

13、时，B=B0+kt1又又F=BIL （3）棒中不产生感应电流棒中不产生感应电流回路中总磁通量不变回路中总磁通量不变Bl（L+vt）=B0l2，得，得ktB2SkltBtErklktBF310)(vtllBB0【例例2】如图所示，两根平行金属导轨的端点如图所示，两根平行金属导轨的端点P、Q用电用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20 m有随有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与与时间时间t的关系为的关系为B=kt，比例系数，比例系数k0.020 Ts一电阻一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动

14、，在滑动过程中不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直导轨固定在水平桌面上，每根导轨每保持与导轨垂直导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为米的电阻为r00.10m，在在t=0时刻，时刻，导轨的金属杆导轨的金属杆紧靠在紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在静止开始向导轨的另一端滑动，求在t6.0 s时金属杆所时金属杆所受的安培力受的安培力a解析：解析：以以a表示金属杆运动的加速度，在表示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆时刻，金属杆与初始位置的距离与初始位置的距离Lat2/2，此时杆的速度，

15、此时杆的速度vat这时，杆与导轨构成的回路的面积这时，杆与导轨构成的回路的面积S=Ll回路中的感应电动势回路中的感应电动势ESB/tBlv 回路的总电阻回路的总电阻 R2Lr0回路中的感应电流回路中的感应电流 I=E/R作用于杆的安培力作用于杆的安培力FBIl代入数据为代入数据为F1.4410-3NktBtttBtBktB)(trlkF022231.如何把电流表改装成电压表如何把电流表改装成电压表?2.如何把电流表改装成量程较大的电流表如何把电流表改装成量程较大的电流表?UIgVURgRUgURIgUgAIUgIIgIRRRg分压电阻分压电阻分流电阻分流电阻能否把电流表改装成直接测量电阻的能否

16、把电流表改装成直接测量电阻的欧姆表欧姆表?如图电源的电动势如图电源的电动势E=1.5V,内阻内阻r=0.5,电流表满偏电电流表满偏电流流Ig=10 mA,电流表电阻电流表电阻Rg=7.5,A、B为接线柱。为接线柱。(1)用导线把用导线把A、B直接连起直接连起来来,此时应把可变电阻此时应把可变电阻R调节调节为多少才能使电流表恰好达为多少才能使电流表恰好达到满偏电流到满偏电流?rABE RRg)(gRrIER-gRrREI=gg=142 rABE R(2)调到满偏后保持调到满偏后保持R的值不变的值不变,在在A、B间接一个间接一个150的电阻的电阻R0,电流表指针指着多少刻度的位置电流表指针指着多少

17、刻度的位置?R0 (1)用导线把用导线把A、B直接连起直接连起来来,此时应把可变电阻此时应把可变电阻R调节调节为多少才能使电流表恰好达为多少才能使电流表恰好达到满偏电流到满偏电流?如图电源的电动势如图电源的电动势E=1.5V,内阻内阻r=0.5,电流表满偏电电流表满偏电流流Ig=10 mA,电流表电阻电流表电阻Rg=7.5,A、B为接线柱。为接线柱。142 1RrREI0=gR0=5mArABE R(2)调到满偏后保持调到满偏后保持R的值不变的值不变,在在A、B间接一个间接一个150的电阻的电阻R0,电流表指针指着多少刻度的位置电流表指针指着多少刻度的位置?R0 (1)用导线把用导线把A、B直

18、接连起直接连起来来,此时应把可变电阻此时应把可变电阻R调节调节为多少才能使电流表恰好达为多少才能使电流表恰好达到满偏电流到满偏电流?如图电源的电动势如图电源的电动势E=1.5V,内阻内阻r=0.5,电流表满偏电电流表满偏电流流Ig=10 mA,电流表电阻电流表电阻Rg=7.5,A、B为接线柱。为接线柱。142 1RrREI0=gR0=5mArABERRx(1)用导线把用导线把A、B直接连起直接连起来来,此时应把可变电阻此时应把可变电阻R调节调节为多少才能使电流表恰好达为多少才能使电流表恰好达到满偏电流到满偏电流?如图电源的电动势如图电源的电动势E=1.5V,内阻内阻r=0.5,电流表满偏电电流

19、表满偏电流流Ig=10 mA,电流表电阻电流表电阻Rg=7.5,A、B为接线柱。为接线柱。142 RrREIx=gRx(3)如果把任意电阻如果把任意电阻Rx接在接在A、B间间,电流表读数电流表读数Ix与与Rx的值有什么关系的值有什么关系?通过以上计算你有何启发通过以上计算你有何启发?如果把电流表如果把电流表10mA刻度标为刻度标为“0”,5 m A 刻 度 标 为刻 度 标 为“150”,0mA刻度标为刻度标为“”,把其它把其它电流刻度电流刻度都按都按 Rx=1.5/Ix-150 转换成转换成电阻电阻刻度刻度,它岂不成了一个能直接测量电阻的它岂不成了一个能直接测量电阻的仪器仪器?一、欧姆表一、

20、欧姆表(一一)结构结构:欧姆表由电流表欧姆表由电流表G、电池、调零电阻电池、调零电阻R，刻度，刻度盘和红、黑表笔组成盘和红、黑表笔组成.如图，就电路部分而如图，就电路部分而言，在欧姆表内部是电流言，在欧姆表内部是电流表、电池、调零电阻三者表、电池、调零电阻三者串联而成，在欧姆表外部，串联而成，在欧姆表外部，接上被测电阻后，与欧姆接上被测电阻后，与欧姆表内部电路一起组成闭合表内部电路一起组成闭合电路电路IRx(二二)原理原理:ERg+r+RIg=ERg+r+RRx+Ix=I=0闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 (电阻测量转换为电流测量电阻测量转换为电流测量)改变改变Rx,电流电流Ix随之改变随之

21、改变,Rx与与Ix一一对应一一对应.表头刻度表头刻度IxRxR内内=Rg+r+R=R中中欧姆表欧姆表:内阻内阻中值电阻中值电阻Ix=E Rg+r+R+RxE=R内内+RxRx=-R内内 E Ix05 510101515203030404050501001002002005005001K1K(1)零刻度在右边，左边零刻度在右边，左边为无限大。为无限大。(2)刻度不均匀刻度不均匀,左边密、左边密、右边稀。右边稀。(三三)刻度刻度:?(3)刻度顺序与电流表、刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反电压表的刻度顺序相反.Rx 优点：测量方便优点：测量方便 缺点：若电池用缺点：若电池用 久了，电动势会久了

22、，电动势会变化，产生误差变化，产生误差较大，只能粗略较大，只能粗略测量电阻测量电阻Rx(四四)优缺点优缺点:AABAABR1AABR2电流表电流表欧姆表欧姆表电压表电压表AABAABR1AABR2电流表、欧姆表和电流表、欧姆表和电压表都有一个表电压表都有一个表头，能不能让它们头，能不能让它们共用一个表头制成共用一个表头制成一个多用电表呢一个多用电表呢?12 3 ABR1R2A现在要使现在要使 B 接接1时能成为电时能成为电流表，接流表，接2时能成为欧姆表，时能成为欧姆表，接接3时能成为电压表，这就时能成为电压表，这就成了一个简单的多用电表。成了一个简单的多用电表。这个多用电表的电路图是这个多用

23、电表的电路图是怎样的？请把它在下图基怎样的？请把它在下图基础上画出来。础上画出来。二、多用电表二、多用电表(一一)结结构构EEAB1234561.开关开关S调到调到1、2、3、4、5、6个位置时电表分个位置时电表分别测的是什么别测的是什么?2.在测量电流或在测量电流或电压时两个位置电压时两个位置中哪个位置的量中哪个位置的量程比较大程比较大?在识别电阻档和电压档电路时，可以在识别电阻档和电压档电路时，可以把虚线框把虚线框内的电路当成一个电流表。内的电路当成一个电流表。1、2为电流表为电流表3、4为欧姆表为欧姆表5、6为电压表为电压表电流：电流：1大大 电压：电压：6大大(一一)结结构构指针式多用

24、电表指针式多用电表数字式多用电表数字式多用电表问题问题2:多用电表可以有哪些多用电表可以有哪些用途用途?怎样怎样使用使用?怎样怎样读数读数?问题问题1:说一说指针式多用电表的说一说指针式多用电表的基本构造基本构造?(一一)结结构构(3)红表笔接高电势红表笔接高电势,黑表笔接低电势黑表笔接低电势.(4)读数时先看量程再看小格读数时先看量程再看小格,要正视表针要正视表针.1.测量电压测量电压 怎样怎样用多用电表用多用电表测量测量小灯泡的小灯泡的电压电压?测量中应注意什么测量中应注意什么?步骤步骤:(1)选档选档;(2)测量测量;(3)读数读数.注意注意:(2)量程应大于小灯泡两端电压的估计值量程应

25、大于小灯泡两端电压的估计值.(二二)使用使用(1)将电压表将电压表并联并联在待测电路两端在待测电路两端.2.测量电流测量电流 怎样怎样用多用电表用多用电表测量测量通过小灯泡通过小灯泡的的电流电流?测量中应注意什么测量中应注意什么?(1)将电流表将电流表串联串联在待测电路中在待测电路中.注意注意:(2)量程应大于通过小灯泡电流的估计值量程应大于通过小灯泡电流的估计值.(3)电流应从红表笔流入电表电流应从红表笔流入电表.(4)读数时先看量程再看小格读数时先看量程再看小格,要正视表针要正视表针.(二二)使用使用步骤步骤:(1)选档选档;(2)测量测量;(3)读数读数.机械调机械调0(左左侧侧0):用

26、螺丝刀进行用螺丝刀进行机械调机械调0(左左侧侧0).选挡选挡:测电阻时测电阻时选择合适的倍率选择合适的倍率.以以使指针指在中央使指针指在中央1/3刻度范围刻度范围,可用比估计值低可用比估计值低1个数量级的倍率个数量级的倍率,如估如估计值为计值为200就应该选就应该选10的倍率的倍率.电阻调电阻调0(右右侧侧0):用用(电阻电阻)调调0旋钮进行调旋钮进行调0(表笔直表笔直接接触，指针指右侧接接触，指针指右侧0刻度刻度).测量测量:将红黑表笔接被测电阻两端进行测量将红黑表笔接被测电阻两端进行测量.读数读数:将指针示数乘以倍率得测量值将指针示数乘以倍率得测量值.将选择开关调至将选择开关调至 off

27、档档或或交流电压最高档交流电压最高档位置位置.3.测量电阻：测量电阻：怎样怎样用多用电表用多用电表测量测量定值定值电阻电阻?测量中应注意什么测量中应注意什么?(二二)使用使用电流从电流从欧姆表的欧姆表的黑表笔流出黑表笔流出,经过被测电阻经过被测电阻,从红表笔流入从红表笔流入.(1)二极管的单向导电性二极管的单向导电性 怎样怎样用多用电表用多用电表测量测量二极管的二极管的正反向正反向电阻电阻?测量中应注意什么测量中应注意什么?(2)欧姆表中电流的方向欧姆表中电流的方向3.测量电阻：测量电阻：二极管是一种半导体元件二极管是一种半导体元件.导电特点导电特点:电流从正极流入电流从正极流入时电阻较时电阻

28、较小小;电流从正极电流从正极流出流出时电阻较时电阻较大大.Rx(二二)使用使用I(3)测量测量二极管的二极管的正正向电阻向电阻 机械调机械调0(左左侧侧0):选挡选挡:将选择开关旋至将选择开关旋至低低倍率的倍率的 欧姆挡欧姆挡(例如例如“10挡挡).电阻调电阻调0(右右侧侧0):测量测量:将将黑黑表笔接触二极管表笔接触二极管正正极极,红红表笔接触二极管表笔接触二极管负负极极,.读数读数:将指针示数乘以倍率得测将指针示数乘以倍率得测量值量值.(二二)使用使用3.测量电阻：测量电阻：(4)测量测量二极管的二极管的反反向电阻向电阻 机械调机械调0(左左侧侧0):选挡选挡:将选择开关旋至将选择开关旋至

29、高高倍率的倍率的 欧姆挡欧姆挡(例如例如“100挡挡).电阻调电阻调0(右右侧侧0):测量测量:将将黑黑表笔接触二极管表笔接触二极管负负极极,红红表笔接触二极管表笔接触二极管正正极极,.读数读数:将指针示数乘以倍率得测将指针示数乘以倍率得测量值量值.(二二)使用使用3.测量电阻：测量电阻：(二二)使用使用3.测量电阻：测量电阻：(5)应用应用:判断二极管的正负极判断二极管的正负极;判断二极管的好坏判断二极管的好坏.正向导通时正向导通时,电阻约为几百欧姆电阻约为几百欧姆;反向截止时反向截止时,电阻约为几百千欧电阻约为几百千欧.正向电阻越小越好正向电阻越小越好(不能为零不能为零);反向电阻越大越好

30、反向电阻越大越好(不能无限大不能无限大).二二极极管管思考与讨论思考与讨论:两位同学用过多用电表后两位同学用过多用电表后,分别把选择开关放分别把选择开关放在图示的位置在图示的位置.你认为谁的习惯好些你认为谁的习惯好些?为什么为什么?(二二)使用使用多用电表不使用时多用电表不使用时,应将选择开关应将选择开关 调至调至 off 档档或或交流电压最高档交流电压最高档位置位置.一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是是1、10、100.用用10挡测量某电阻时，挡测量某电阻时，操作步骤正确，但指针偏转角度很小，为了操作步骤正确，但指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到较准确地进行测量，应换到_挡如挡如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是那么缺少的步骤是_，若补上，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是电阻的阻值是_.练习：多用电表的使用练习：多用电表的使用 若将该表选择旋钮置于若将该表选择旋钮置于1 mA挡测电流，表挡测电流，表盘仍如图所示，则被测电流为盘仍如图所示，则被测电流为_ mA.