第10章 电磁感应.
《大学物理》第10章 电磁感应清华
（C）安培/米2； （D）安培·米2 。 18
21 在感应电场中电磁感应定律可写成
L
Ek
dl
d dt
，
式中 Ek为感应电场的电场强度。此式表明： [ D]
（A）闭合曲线 l 上
E
处处相等
k
；
（B）感应电场是保守力场 ；
（C）感应电场的电力线不是闭合曲线 ；
（D）在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概
)
2
；
[
B
]
（C）
1 2
(
2a 0 I
)2；
（D）
1
20
( 0 I
2a
)2。
解：距导线垂直距离为a的空间某点处的磁感强度为：
B
0 I 2a
则该点处的磁能密度为 ：
wm
1
20
B2
1
20
(
0 I 2a
)
2
20（（AP）15库0）仑电/米位2移；矢量（的B）时库间仑变/化秒率；ddDt 的单位是: [ C]
da
NL
0 I 2
(
1 d
d
1
a
)
1
103
0.2
2
4
107
2
5.0
(
1 0.1
0.1
1
0.1)
2 103 (V)
4
10.4 上题中若线圈不动，而长导线中通有交电流
i = 5sin100πt A，线圈内的感生电动势将为多大？
解：通 过N线圈的N磁链B为 ds s
人教版高中物理第十章-电磁感应 第二课时 法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小
2.转动切割 E 1 Bl2
2
例1：关于感应电动势的大小，下列几种说法正确的是 A．线圈中磁通量越大，产生感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势一定
越大 C．线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一
定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定
a O R1
R2
ω b
a O R1
R2
金属棒上距离O点为R2处的b点的线速度大小为： vb＝ωR2
金属棒产生的电动势大小为：
E
B(R2
解得
E
R1)v B(R2 R1)
1 2
B(R22
R12
)
v2
2
v1
正确的选项为：D
课堂练习1．关于电磁感应中感应电动势的大小，下列 说法正确的是（ ）
A．穿过线框的磁通量为零时，该线框中的感应电动 势一定为零
A．线圈匀速进入磁场和匀速穿出磁场过程中 B．线圈完全进入磁场后，在磁场中匀速运动过程 C．线圈完全进入磁场后，在磁场中加速运动过程 D．线圈完全进入磁场后，在磁场中减速运动过程
B
答案：A
课堂练习5．如图所示，有界匀强磁场的宽度为L，使
一长为2L的矩形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，
线框中产生感应电流的时间为（ ）
知识回顾
电磁感应现象
1.磁通量——垂直穿过某一面积的磁感线的条数。 Φ＝BS
单位：韦伯。符号，Wb 磁通量有正、负，但磁通量是标量。
2.产生感应电流的条件 （1）闭合电路； （2）穿过闭合电路的磁通量发生变化
既然电路中有感应电流，电路中应该有电动势。 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
2020版高考一轮复习：第10章 第3节 电磁感应定律的综合应用
甲
乙
A
B
C
D
B [对棒受力分析，棒受的静摩擦力 Ff＝F 安＝BIL，电动势 E＝ΔΔBt S，感应 电流 I＝ER＝ΔΔBt ·RS，0～1 s 和 3～4 s 内的感应电流大小和方向相同，电流从下向 上通过导体棒，安培力向左，静摩擦力向右，为正；1～2 s 和 4～5 s 内，感应 电流为零，导体棒不受安培力，也不受静摩擦力；2～3 s 和 5～6 s 内，电流从 上向下流过导体棒，安培力向右，静摩擦力向左，为负，大小和 0～1 s 内相同， 所以 B 正确。]
A
B
C
D
A [由 E＝BLv 可知，导体棒由 b 运动到 ac 过程中，切割磁感线有效长度 L 均匀增大，感应电动势 E 均匀增大，由欧姆定律可知，感应电流 I 均匀增大。 由右手定则可知，感应电流方向由 M 到 N，由左手定则可知，导体棒所受安培 力水平向左，大小不断增大，故只有选项 A 正确。]
2．(多选)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数 n＝1 500 匝，横截面积 S＝ 20 cm2。螺线管导线电阻 r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2＝5 Ω，C＝30 μF。在一段时间内， 穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正 确的是( )
甲
乙
A．螺线管中产生的感应电动势为 1.2 V B．闭合 S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电 C．电路中的电流稳定后，电阻 R1 的电功率为 5×10－2 W D．S 断开后，通过 R2 的电荷量为 1.8×10－5 C
[考法指导] 电磁感应中确定电源的方法 1判断产生电磁感应现象的那一部分导体电源。 2动生问题棒切割磁感线产生的电动势 E＝Blv，方向由右手定则判断。 3感生问题磁感应强度的变化的电动势 E＝nΔΔBt·S，方向由楞次定律判断。 而电流方向都是等效电源内部负极流向正极的方向。
2025年高考物理总复习配套课件第十章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流
考法(二) 倾斜切割情形
[例 2] 如图所示，abcd 为水平放置的平行光滑金属导轨，间距
为 l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，
导轨电阻不计。已知金属杆 MN 倾斜放置，与导轨成 θ 角，单位长
度的电阻为 r。保持金属杆以速度 v 沿平行于 cd 的方向滑动(金属杆滑动过程中与导
()
解析：在 t＝T4时，交流电图线斜率为 0，即磁场变化率为 0，由 E＝ΔΔΦt ＝ΔΔBt S 知，E ＝0，故 A 正确。在 t＝T2和 t＝T 时，图线斜率最大，在 t＝T2和 t＝T 时感应电动势最大。 在T4到T2之间，电流由 Q 向 P 减弱，导线在 R 处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱， 由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里，则 R 中感应电动势沿 顺时针方向，同理可判断在T2到34T 时，R 中电动势也为顺时针方向，在34T 到54T 时，R 中电动势为逆时针方向，C 正确，B、D 错误。
2．涡流 (1)定义：块状金属放在变化磁场中，或在磁场中有相对运动时，金属块内产生的
旋涡状感应电流。
(2)产生原因：金属块内_磁__通___量__变化→感应电动势→感应电流。
情境创设 1．如图甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连，线圈内有垂直于线圈平面向里的
磁场，t＝0时刻起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化。
D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定
[解析] 经过时间 t，金属棒切割磁感线的有效长度 L＝2vttan θ，金属棒 切割磁感线产生的感应电动势 E＝BLv＝2Bv2ttan θ，则电容器极板上的电荷量 Q＝CE＝2BCv2ttan θ，则通过金属棒中的电流 I＝ΔΔQt ＝2BCv2tan θ，A 正确； 当金属棒到达 x＝x0时，即 vt＝x0时，电容器极板上的电荷量 Q0＝2BCvx0tan θ， B 错误；根据楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向(从上往下看)，则电容器 的上极板带正电，C 错误；因为金属棒做匀速运动，所以外力 F＝F 安＝BIL， 外力做功的功率 P＝Fv＝4B2Cv4ttan2 θ，是变化的，D 错误。
高三物理第十章知识点归纳
高三物理第十章知识点归纳高三物理第十章主要讲解了电磁感应和电动机的相关知识。
在这一章中，我们将学习到电磁感应的原理、法拉第电磁感应定律以及电动机的工作原理等内容。
下面就让我们来归纳总结一下这些重要的知识点。
首先，我们来讨论电磁感应的原理。
电磁感应是指通过磁场和电场之间的相互作用产生电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的磁通量发生变化时，导线中会产生感应电动势。
而磁通量的变化可以通过改变磁场的强度、导线的长度或速度来实现。
接着，我们来详细讨论一下法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比。
其中，感应电动势的方向由洛伦兹力决定，即当导线内的电流方向与磁场中的磁力方向相反时，电动势的方向为正，否则为负。
在实际应用中，我们经常使用电磁感应来实现无线电、发电、变压器等设备的运行。
例如，在发电厂中，通过旋转发电机的励磁线圈，产生的磁通量变化就能够激发出感应电动势，从而实现电能的转化。
此外，我们还要了解电动机的工作原理。
电动机是利用电磁感应产生的感应电动势来驱动电流，从而实现机械能的转化。
电动机的核心部分是由导体线圈组成的转子和磁场所构成的定子。
当通过定子施加电流时，电流会形成磁场，与转子的磁场相互作用产生力矩，使转子开始转动。
除了以上的知识点外，在高三物理第十章还有一些与电磁感应相关的实验和应用。
例如，我们可以通过安培环实验来观察和研究磁场的分布情况；利用电磁感应原理，我们可以制作简单的发电机和变压器。
总结起来，高三物理第十章主要涉及了电磁感应和电动机的知识点。
我们学习了电磁感应的原理和法拉第电磁感应定律，了解了电动机的工作原理，并且学习了一些实验和应用。
通过掌握这些知识点，我们可以更好地理解电磁感应的过程，深入了解电动机的原理，为我们今后的学习和应用奠定基础。
希望在高三物理学习中，我们能够牢固掌握这些知识点，并能够通过实践提升自己的物理实验能力。
物理学案 人教版高考一轮复习第10章电磁感应学案及实验教学
第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。
(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。
2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
(2)公式：E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I ＝ER ＋r 。
3．导体切割磁感线的情形(1)若B 、l 、v 相互垂直，则E ＝Blv 。
(2)v ∥B 时，E ＝0。
二、自感、涡流 1．自感现象(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。
(2)自感电动势①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。
②表达式：E ＝L ΔIΔt。
(3)自感系数L①相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。
②单位：亨利(H)，1 mH ＝10－3H,1 μH＝10－6H 。
2．涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩涡，所以叫涡流。
授课提示：对应学生用书第196页命题点一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 自主探究1．感应电动势的决定因素(1)由E ＝n ΔΦΔt 知，感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt 和线圈匝数n 共同决定，磁通量Φ较大或磁通量的变化量ΔΦ较大时，感应电动势不一定较大。
(2)ΔΦΔt 为单匝线圈产生的感应电动势大小。
2．法拉第电磁感应定律的三个特例(1)回路与磁场垂直的面积S 不变，磁感应强度发生变化，则ΔΦ＝ΔB·S，E ＝n ΔBΔt S 。
(2)磁感应强度B 不变，回路与磁场垂直的面积发生变化，则ΔΦ＝B·ΔS，E ＝nB ΔSΔt。
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则ΔΦ＝Φ末－Φ初，E ＝n B 2S 2－B 1S 1Δt ≠n ΔB·ΔSΔt。
高二物理第十章知识点总结
高二物理第十章知识点总结高二物理第十章主要讲述了电磁感应与电磁场的相关知识。
本章的内容包括电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感与互感、电磁场的概念及特性等。
以下是对这些知识点的详细总结。
1. 电磁感应现象电磁感应是指导体中的磁通量发生变化时，在导体两端产生感应电动势。
磁通量的变化可以通过改变磁场强度、磁场方向、导体面积或者改变磁场与导体之间的相对运动来实现。
2. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了感应电动势的大小与变化率之间的关系。
根据定律，感应电动势的大小等于磁通量的变化率。
即E = -dΦ/dt，其中E表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
3. 楞次定律楞次定律是电磁感应的基本规律之一，它描述了感应电流的方向。
根据楞次定律，当导体中的磁通量发生变化时，感应电流的方向会使得产生的磁场阻碍磁通量的变化。
这个定律也可以用右手规则来判断感应电流的方向。
4. 自感与互感自感是指电流通过一个线圈时，该线圈本身所产生的感应电动势。
互感是指两个或多个线圈之间的相互感应现象。
自感与互感是电磁感应中的重要概念，它们在电路中起到了重要的作用。
5. 电磁场的概念及特性电磁场是指由电荷和电流所产生的空间中的力场和磁场。
电磁场具有电场强度、磁感应强度和能量密度等特性。
电场强度描述了电场对电荷施加力的强度，磁感应强度描述了磁场对带电粒子施加力的强度。
本章的知识点涉及了电磁感应与电磁场的基础概念和原理，这些知识在物理学与工程学中有着广泛的应用。
理解并掌握这些知识点，不仅有助于我们对电和磁的相互作用有更深入的理解，还能帮助我们解决实际问题，如电磁感应发电原理和变压器的工作原理等。
总结起来，本章内容涉及了电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感与互感以及电磁场的概念与特性。
这些知识点是理解电磁现象和解决相关问题的基础，通过深入学习与实践探索，我们能够更好地理解和应用这些知识，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
新版高考物理 第十章 电磁感应 10-4-3 电磁感应问题的综合应用课件.ppt
01 课堂互动 02 题组剖析 03 规范解答 04
课堂互动
应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与 解决纯力学问题的分析方法相似，动力学中的物理规 律在电磁学中同样适用，分析受力时只是多了个安培 力或电场力或洛伦兹力。
题组剖析
典例 (20分) (2016·渝中区二模)如图，电阻不计的相同的光滑弯折金 属轨道MON与M′O′N′均固定在竖直面内，二者平行且正对，间距为L＝1 m， 构成的斜面NOO′N′与MOO′M′跟水平面夹角均为α＝30°，两边斜面均处于垂 直于斜面的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B＝0.1 T。t＝0时，将长度也 为L，电阻R＝0.1 Ω的金属杆ab在轨道上无初速度释放。金属杆与轨道接触 良好，轨道足够长。(g取10 m/s2，不计空气阻力，轨道与地面绝缘)求：
题组剖析
2．再读题―→过程分析―→选取规律
过程 分析 ab杆由静止释放，ab杆做匀加速直线运动t＝2 s 时释放金属杆 cd，cd 由于受力
平衡，处于静止状态，ab 杆受力平衡，开始匀速下滑
选取 对cd杆，平衡条件：mgsin α＝BIL 对 ab 杆
规律
牛顿第二定律：mgsin α＝ma 运动学公式：v＝at 法拉第电磁感应定律：E＝BLv
(1)t时刻杆ab产生的感应电动势的大小E； (2)在t＝2 s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOO′M′上，发现cd恰能 静止，求ab 杆的质量m以及放上杆cd后ab杆每下滑位移s＝1 m回路产1．读题―→抓关键点―→提取信息 (1)“光滑弯折金属轨道”―隐―含→不计杆与轨道间摩擦力 (2)“与 ab 完全相同的金属杆 cd”―隐―含→杆 ab、cd 的电阻、质量均相同 (3)“cd 恰能静止”―隐―含→cd 受力平衡，那么 ab 杆受力也平衡
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故a端的电势高于b端的电势。即a端的电势最高。
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４、导体线圈在磁场中旋转电动势的计算
如图，在一均匀磁场中，设矩形线 圈面积为S,共为N匝，可绕00/ 轴旋 转，某时刻 t 线圈平面的法线方向 n0与B的夹角为，若线圈角速为， 则 t 时刻穿过该线圈的磁通为 0 c B no d 0/ a b
稳恒－－ 不随时间变化， 注意区分 均匀－－ 不随位置变化，
非稳恒 场量是时间的函数 非均匀－场量是位置的函数
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§10-1 电磁感应定律
一、 法拉弟电磁感应定律
1、电磁感应现象：
在导体回路中由于磁通量变化而产生感应电流的现象。
其可分为两种情况： 一是回路某一部分相对磁场运动或回路发生形变使回路中 磁通量变化而产生电流， 另一种情况是回路静止而磁场变化使回路中磁通量变化而产 生电流。
b
v
a
3a
I
t
例10－6 由导线弯成的宽为a 高为b的矩形线圈，以不变速 率v平行于其宽度方向从无磁 场空间垂直于边界进入一宽为 3a的均匀磁场中，线圈平面与 磁场方向垂直（如图），然后 又从磁场中出来，继续在无磁 场空间运动。设右边刚进入磁 场时为t=0时刻，试在附图中 画出感应电流I与时间t的函数 关系曲线。线圈的电阻为R， 取线圈刚进入磁场时感应电流 的方向为正向。（忽略线圈自 感）
f非 f m 引入 Ek q e ＋ ＝＿ Ek dl 由电源电动势的定义
2、动生电动势计算式的一般表示式
式中dl 是单位正电荷在磁场力作用下移动的方向。 在任意的稳恒磁场中，一个任意形状的导线线圈L(闭合的或不 闭合的)在运动或发生形变时，各个线元的速度v的大小和方向都 可能是不同的。这时，在整个线圈L中所产生的动生电动势为
qv B v qu B v qv B u qu B u
利用混合积公式
( A B) C B C A C A B
及
可知
A C B B C A
ab 0 则a端电势低
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则a端电势高,
N
60 0
p
o OM=NM=a
M
例6－４ 折线状导线ＯＭＮ在 匀强磁场Ｂ中以角速绕Ｏ点 转动，如图所示，求动生电动 势 oM , oN 解：同上理
1 oM
(2)等效切割长度为ON（ON为辅助线）
1 2 a B 2
第10章 电磁感应
§10-1 电磁感应定律 §10-2 动生电动势 感生电动势 §10-3 电子感应加速器 涡电流 §10-4 自感与互感 §10-5 磁场能量
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前面所讨论的都是不随时间变化的稳恒场
场 静止电荷－－激发静电 即 磁场，稳恒电场 稳恒电流－－激发稳恒
我们现将研究随时间变化的磁场，电场，以进 一步揭示电与磁的联系
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2、法拉第电磁感应定律 １）感应电动势的概念
①从全电路欧姆定律出发——电路中有电流就必定有电动势， 故感应电流应源于感应电动势。
②从电磁感应本身来说：电磁感应直接激励的是感应电动势 但如何定量计算感应电动势的大小？
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２）法拉第电磁感应定律
不论何种原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回 路中产生的感应电动势的大小与磁通量对时间的变化率成正 比。即
则oa棒所产生的总动生电动势为
oA
A
o
L 1 2 B L v B dl Bldl 0
2
动生电动势的方向： 由v×B知，其方向由a指向o。
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例10－2 一金属棒ab与长直电流I且共面，其相对关系如图所 示，ab以匀速v平行于长直导线向上运动，求金属棒中的动生电 动的大小和方向。
电子又将受到一个电场力 当fe与fm平衡时,即有eE=evB, 于是ab两端形成稳定的电势差，
f e eE
向上
即附加场 E vB
U ab El vBl
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如果把这段导体看成电源，那么电源中的非静电力就是洛仑 兹力，其电动势的大小，即为
i Blv 方向由 v B 决定，即由 b a
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由vB可判断,其方向从b到a ，即a点电势高。
例10－3 一棒ab，绕OO／轴转动，ao长2,bo长1，匀强磁场B 竖直向上，求动生电动势ab
o a
l2
o/
Ｂ
b
l1
b
a
2 o
1
解： ab U ab
ab 0
1 1 2 2 2 1 B l2 B l1 2 2
ON 2a cos30 3a
0
oN
1 3 2 2 B( 3a ) a B 2 2
容易出错之处：
MN cos60 MP
0
MN
1 B MN cos 60 0 2
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2
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例10－5 四根辐条的金属轮子在均匀磁场B中转动，转轴与B 平行，轮子和辐条都是导体，辐条长为R，轮子转速为n，则 轮子中心a与轮边缘b之间的感应电动势为-------------------------， 电势最高点是在－－－－－－－－处。
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一、动生电动势 1、动生电动势的电子理论解释
a
k ƒe
＋＋ ＋＋
图中导线ab以v向右切割磁 力线，导体中自由电子也以v速 向右运动.
fm / b E
v
将向下堆积，而a端将因缺少电 子而带正电， 于是在导体内就形成一个由 ab的附加电场E/，
则由 f m ev B 知电子
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二、楞次定律 １、定律内容：
闭合回路中产生的感应电流的方向，总是使得这感应电流 在回路中所产生的磁通去补偿（或反抗）引起感应电流的磁 通的变化。
*：注意其“补偿”的是磁通的变化，而不是磁通本身
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2、感应电流方向的判断
确定外磁场方向→分析磁通量的增减△ m→运用 “反抗外场的变化”判断感应电流磁场的方向→运用右手 缧旋法则确定感应电流方向（→感应电动势方向。）
f (ev B ) m 于是 i dl dl _ _ e e
_
(v B) dl
L
(v B) dl
11 回首页 回上页 下一页
３、产生动生电动势的过程中的能量转换
产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力，说明洛仑兹力在 搬运电荷 的过程中作了功，可在§5-4中已交待因洛仑兹力总 是垂直于电荷的运动速度而不做功，这是一对矛盾 。 在运动导体中载流子具有随 导体本身的运动速度v，而受洛 仑兹力
原
S
感
N N
v
S
3、楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具 体体现。
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§10-2 动生电动势
感生电动势
感应电动势的非静电力实质？
dB dS d (m ) d (B S ) ＝－ ( S B ) dt dt dt dt
量不变， 0
3a t 从 v
m B s Bs cos Bs cos t
由法拉第电磁感应律
d d ( NBs cost ) NBs sin t sin t i m dt dt m NBs
电动势的实质依然是动生电动势 上述为交流发电机的工作原理
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由前述可知 qu B v qv B u
即外力克服洛仑兹力的一个分力fmu=qu×B所做的功率 fmu· v刚好等于通过洛仑兹力的另一个分力fmv对电子的定向 运动所做的正功的功率fmv· u。 即，总的洛仑兹力不对电子作功，而只是传递能量。在 这里，洛仑兹力起到了能量转化的传递作用
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例10－1（非均匀切割）长为L的金属棒oa在与B的均匀磁场中 以匀角速绕o点转动，求棒中的动生电动势的大小和方向。
L
l
o
dl
a
解：在oa棒上离O点l处取微元dl v与B垂直，且
v B与dl 的方向相反, 故
v B dl vBdl cos Bldl
解: 在ab上取 d,与长直导线 的距离 为,该点的磁感强度 为 I
⊕B
Ｉ
d
v
B
v B与dl 的方向相反, 故
2 l
0
L
a
l
dl
b
d v B dl vBdl
d L d
ab上的感应电动势
0 I dl v 0 I d L v ln 2 d 2 l
B a
b
R
b
解：由于轮子绕轴转动时，轮子边缘没 有切割磁力线，故不产生感应电动势。
所以轮子中心a与轮边缘b之间的感应 电动势即为一根辐条两端a、b之间的感 应电动势：
b R BR 2 ab' v B dl vBdl lBdl nBR 2 a a 0 2 由于 ab 0