法拉第經過十年的探究發現了利用磁場産生感應電流的條件，打開了電磁感應的大門。當閉合回路中磁通量發生改變時，回路中就有感應電流産生，其實質是回路中産生了感應電動勢。在電磁感應現象中，感應電動勢根據産生的情景不同分為動生電動勢和感生電動勢，那麼這兩種電動勢又有什麼區别和聯系呢？

一.動生電動勢

在電磁感應現象中，當一導體棒做切割磁感線運動時，導體棒中會産生感應電動勢，稱之為動生電動勢。長為L的導體棒在勻強磁場中向右以速度v勻速運動時，導體中的自由電子在洛侖茲力作用下從M端向N端運動，電子實際運動速度和所受洛侖茲力如圖所示。

由于洛侖茲力方向與速度方向始終垂直，洛侖茲力對電子不做功。但要使棒向右運動，需外力克服洛侖茲力的分力F1做功，洛侖茲力的另一分力F2使電子沿棒從M向N運動，電子在N端積累，兩端産生電勢差，。因此，動生電動勢就是在非靜電力F2作用下，使電子在導體棒中從M端向N端移動産生的。從能的轉化角度來看，外力克服洛侖茲力做功，把機械能轉化為電能。從力和運動角度看，當電子受洛侖茲力和電場力合力為零時，電子相對導體靜止，如圖所示。

導體棒兩端電勢差，由 得 ，這就是動生電動勢大小的計算公式。

二. 感生電動勢

在電磁感應現象中，當穿過回路中磁場發生改變時回路中産生的電動勢，稱之為感生電動勢，如圖所示。

當磁場的磁感應強度B增大時，根據麥克斯韋的電磁場理論，其周圍将産生感應電場（或稱之為渦旋電場）。由楞次定律可知，感應電場的電場線沿逆時針方向構成閉合曲線，環形導體MN中的自由電子在電場力作用下将向M端移動，這樣導體的MN兩端帶上等量的異種電荷出現電勢差。因此，感生電動勢是由非靜電力，即感應電場對電子的電場力作用下，使電子從N端向M端移動産生的。

根據法拉第電磁感應定律，導體兩端的電勢差，這就是感生電動勢大小的計算公式。如果是n匝線圈構成的回路，則感生電動勢為。

三.動生電動勢和感生電動勢的聯系。

如圖所示，一條形磁鐵插入線圈過程中，如果以線圈為參考系，線圈處的磁場發生改變，線圈中産生的感應電動勢是感生電動勢；如果以條形磁鐵為參考系，相當于線圈向磁鐵靠近運動，線圈要切割磁感線運動，線圈中産生的感應電動勢是動生電動勢。感生電動勢和動生電動勢不是絕對的， 有着密切聯系。

四.高考中對感應電動勢的考查

1.動生電動勢考查

（1）導體平動切割磁感線

例1:如圖所示，在一磁感應強度B＝0.5 T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放置着兩根相距L＝0.1 m的平行金屬導軌MN和PQ，導軌電阻忽略不計，在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R＝0.3 Ω的電阻．導軌上垂直放置着金屬棒ab，其接入電路的電阻r＝0.2 Ω.當金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運動時(　　)

A．ab棒所受安培力大小為0.02 N

B．N、Q間電壓為0.2 V

C．a端電勢比b端電勢低

D．回路中感應電流大小為1 A

答案　A

（2）導體轉動切割磁感線

例2：如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的磁感應強度為B的勻強磁場中，繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速運動，則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計)(　　)

A．由c到d，

B．由d到c，

C．由c到d，

D．由d到c，

答案　D

2.感生電動勢考查

（1）磁感變化産生感應電流

例3：在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為0.1 ，線圈電阻為1 Ω.規定線圈中感應電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖甲所示，磁場的磁感應強度B随時間t的變化規律如圖乙所示．以下說法正确的是(　　)

A．在0～2 s時間内，I的最大值為0.01 A

B．在3～5 s時間内，I的大小越來越小

C．前2 s内，通過線圈某截面的總電荷量為0.01 C

D．第3 s内，線圈的發熱功率最大

答案　AC

（2）磁場變化産生感應電場

例4：(多選)根據麥克斯韋電磁理論，變化的磁場可以産生電場.當産生的電場的電場線如圖所示時，可能是(　　)

A.向上方向的磁場在增強

B.向上方向的磁場在減弱

C.向上方向的磁場先增強，然後反向減弱

D.向上方向的磁場先減弱，然後反向增強

答案　BD

3.同時涉及動生電動勢和感生電動勢考查

例5：(2016·全國卷Ⅲ)

如圖所示，兩條相距l的光滑平行金屬導軌位于同一水平面(紙面)内，其左端接一阻值為R的電阻；一與導軌垂直的金屬棒置于兩導軌上；在電阻、導軌和金屬棒中間有一面積為S的區域，區域中存在垂直于紙面向裡的均勻磁場，磁感應強度大小B1随時間t的變化關系為B1＝kt，式中k為常量；在金屬棒右側還有一勻強磁場區域，區域左邊界MN(虛線)與導軌垂直，磁場的磁感應強度大小為，方向也垂直于紙面向裡．某時刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動，在時刻恰好以速度越過MN，此後向右做勻速運動．金屬棒與導軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計．求：

(1)在t＝0到時間間隔内，流過電阻的電荷量的絕對值；

(2)在時刻t()穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小．

答案　(1) 　(2)　

解析：　

(1)在金屬棒未越過MN之前，穿過回路的磁通量的變化量為：ΔΦ＝ΔBS＝kΔtS ①

由法拉第電磁感應定律： ②

由歐姆定律得： ③

由電流的定義得： ④

聯立①②③④式得： ⑤

由⑤式得，在t＝0到的時間間隔内即，流過電阻R的電荷量q的絕對值為

⑥

(2)當時，金屬棒已越過MN. 此時金屬棒與MN之間的距離為： ⑦

勻強磁場穿過回路的磁通量為： ⑧

圓形有界磁場穿過的磁通量為： ⑨

回路的總磁通量為： ⑩

由⑨⑩⑪⑫式得，在時刻t()，穿過回路的總磁通量為： ⑪

在t到t＋Δt的時間間隔内，總磁通量的改變量為： ⑫

由法拉第電磁感應定律得，回路感應電動勢的大小為： ⑬

由歐姆定律得： ⑭

由于金屬棒在MN右側做勻速運動，有：⑮

金屬棒受安培力為： ⑯

聯立⑦⑧⑭⑮⑯式得：.

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