电磁感应通过的电荷(电磁感应现象中的感生电场)

1.感生电场

19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出:变化的磁场能在周围空间激发电场,我们把这种电场叫感生电场,也叫感应电场或涡旋电场.

2.感生电场的方向的判断

根据磁场的变化情况由楞次定律和安培定则来判断感生电场的方向.

(1)依据实际存在的或假定存在的回路结合楞次定律和安培定则来进行判断,闭合环形回路(可假定存在)的电流方向就表示感生电场的电场方向.

电磁感应通过的电荷(电磁感应现象中的感生电场)(1)

电磁感应通过的电荷(电磁感应现象中的感生电场)(2)

(2)感生电场是否存在仅取决于有无变化的磁场,与是否存在导体及是否存在闭合回路无关.

例题:某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线,分析磁场的变化情况.

电磁感应通过的电荷(电磁感应现象中的感生电场)(3)

分析:假设存在圆形闭合回路,回路中应产生与电场同向的感应电流,由安培定则可知,感应电流的磁场方向向下,所以根据楞次定律可知,引起感应电流的应是沿AB方向的磁场减弱或沿BA方向的磁场增强.

如图所示,磁感应强度B增强,假定在磁场周围有一个闭合回路,由楞次定律可知,回路中感应电流产生的磁场方向向下,由安培定则可判断出电流方向为顺时针方向(俯视),则感生电场方向也为顺时针方向.

电磁感应通过的电荷(电磁感应现象中的感生电场)(4)

3.感生电动势

(1)产生:如图所示,当磁场变化时,产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的曲线.如果空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势.这种由感生电场产生的感应电动势也叫感生电动势.

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【注意】电路中产生感生电动势的导体部分相当于电源,其电路为内电路.

(2)感生电动势中的非静电力:感生电场对自由电荷的作用.

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(3)感生电动势大小:E=n△Φ/△t.(n为线圈匝数,磁通量以及磁通量变化与匝数无关)

(4)方向判断:由楞次定律和安培定则判定,与感应电流方向相同.

例题:英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为 q的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(D)

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例题:如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将(B)

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A.不变

B.增加

C.减少

D.以上情况都可能

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