分析:导体中自由电荷具有水平方向的速度，由左手定则可判断受 到沿棒向下的洛伦兹力作用，其合运动是斜向下的。
2、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体 F电 棒一直运动下去?为什么? X X X 分析：自由电荷不会一直运动下去。因 ﹢ ﹢ C X X X 为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD － v ○ 棒间产生的电场越来越强,当电场力等于 X X X 洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。 D ﹣ ﹣ 可见，运动的导体就是一个电源，C为正 X X X f 极，相当于正电荷受到洛伦兹力的作用， 从D端搬到C端，这里，洛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 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 F F洛 vB
1、感生电场 （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). （2）方向:就是感生电流的方向. 用楞次定律和安培定则 判断. （3）电场线:是闭合的曲线. 2、感生电动势 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. 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,其电路就是内电路,当它与外电 路连接后就会对外电路供电。
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, ︻ 该电动势产生的机理是什么?导体切割磁 思 感线产生的感应电动势的大小与哪些因素 考 有关?它是如何将其它形式的能转化为电 ︼ 能的? X X X 导体CD在匀强磁场B中以速度v向 C X X X 右运动，并且导线CD与B、v的方向 － v ○ 相垂直。 X X X D 1、自由电荷会随着导体棒运动,并因此 受到洛伦兹力。导体中自由电荷沿什么 X X f X v′ 方向运动？
3、应用实例---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。
铁芯
线圈 电子束 环形真空 管 道
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 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。
感生电动势和动生电动势
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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 ——正是由于非 静电力做功把其它形式的能转化为电能。 磁场变强 感应电动势对应的非静电 问题 力是一种什么样的作用? 一、感生电场与感生电动势 一个闭合电路静止于磁场中,由于磁 场强弱的变化,闭合电路内产生了感应 电动势.哪一种作用是非静电力?
l2，得
3
（3）∵棒中不产生感应电流∴回路中总磁通量不变 ∴Bl（L+vt）=B0
B0l B l vt
【例2】如图所示，两根平行金属导轨的端点P、Q用电 阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20 m．有随 时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与 时间t的关系为B=kt，比例系数k＝0.020 T／s．一电阻 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 米的电阻为r0＝0.10Ω／m，在t=0时刻，导轨的金属杆 紧靠在P、Q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t＝6.0 s时金属杆所受 的安培力． a
詹姆斯· 克拉克· 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，因此应与牛顿齐 名。1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛 顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物 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。 英国物理学家麦克斯韦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，或者说产生感应电动势。变化 的的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫感生电场,由感生电场 产生的感应电动势称为感生电动势.
解析： （1）磁感强度均匀增加，每秒增量为k，得
B S kl 2 ∵感应电动势 E t t
B k t
∴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b→a． （2）t=t1时，B=B0+kt1 又∵F=BIL
∴
kl F ( B0 kt1 ) r
E 或evB e E BLv L
【例1】如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef， 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无 摩擦滑动．此时abce构成一个边长为l的正方形，棒的电阻 为r，其余部分电阻不计．开始磁感强度为B0． （1）若从t=0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 流的方向； （2）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当t=t1末时 需加的垂直于棒的水平拉力为多大？ e a f （3）若t=0时刻起，磁感强度逐渐 减小，当棒以恒定速度v向右做匀 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 c b d （写出B与t的关系式）？
解析：以a表示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆 与初始位置的距离L＝at2/2，此时杆的速度v＝at 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E＝SΔB/Δt＋Blv
E FL BLv
e
与法拉第电磁感应定律得到的结果一致.
3、导体棒的哪端电势比较高? C端电势高 4、如果用导线把C、D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? 分析：导体棒中电流是由D指向C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动生电动势。 1、动生电动势：由于导体的运动(切割磁感线)而产生的 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洛伦兹力的分力. 特别注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始 终不做功.