《电磁感应》PPT课件

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1、第11章电磁感应麦克斯韦（J.M.Maxwell1831-1879）,19世纪伟大的英国物理学家§11.1法拉第电磁感应定律主要内容：1.电源电动势2.电磁感应现象3.法拉第电磁感应定律11.1.1电源电动势电源要求在电源内电路中存在一种能反抗静电力、并把正电荷由负极低电势处推向正极高电势处的非静电力什么装置能提供非静电力——电源电源——能将其他形式的能量转化为电能的装置例:干电池、发电机、太阳能电池电源电动势电源的电动势等于非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移动到正极时所做的功非静电性场场强对闭合电路(1)e反映电源作功能力，与外

2、电路无关；(2)e是标量，规定其方向为电源内部电势升高的方向；讨论11.1.2电磁感应现象电流的磁效应磁的电效应电生磁磁生电？现象NS。。磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流结论当穿过一闭合导体回路所围面积内的磁通量发生变化时，无论这种变化是何种原因引起的,该回路中就会产生电流——电磁感应现象变化感应电流(感应电动势)11.1.3法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律导体回路中产生的感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比.负号确定回路中感应电动势的方向楞次定律:闭合回路中，感应电流的

3、方向总是使得它自身所产生的磁通量反抗引起感应电流的磁通量变化NSNS(1)若回路是N匝密绕线圈讨论(2)若闭合回路中电阻为R感应电荷按此原理设计的测量磁通的装置称为磁通计。在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面解通过面积元的磁通量（选顺时针方向为正）例求线框中的感应电动势两个同心圆环，已知r1<

4、.动生电动势两种不同机制1.相对于实验室参照系，磁场不随时间变化，而导体回路运动------动生电动势2.相对于实验室参照系，若导体回路静止，但磁场随时间变化------感生电动势11.2.1运动导体中的感应电动势单位时间内导线切割的磁场线数动生电动势的非静电力非静电力非静电场强动生电动势讨论(1)注意矢量之间的关系(2)对于运动导线回路，则电动势为(3)感应电动势的功率导线受安培力导线匀速运动电路中感应电动势提供的电能是由外力做功所消耗的机械能转换而来的(4)动生电动势的非静电力是洛伦兹力，这与洛伦兹力不作功是否矛盾？Fm与(u+

5、)垂直，因此它对电子不作功功率为解方向从例在空间均匀的磁场中导线ab绕oo’轴以匀角速度ω旋转求导线ab中的电动势例在匀强磁场B中，长R的铜棒绕其一端O在垂直于B的平面内转动，角速度为求棒上的电动势解方法一(动生电动势)方向：方法二(法拉第电磁感应定律)在dt时间内导体棒切割磁场线方向由楞次定律确定11.2.2转动线圈的感应电动势abcd是面积为S、匝数为N的矩形线圈（动生电动势最大值）转动线圈中的感应电动势是随时间变化的,这种随时间按正弦或余弦函数规律变化的电动势和与其相应的电路中的电流称为交流电§11.3感生电动势主要内容：2.

6、感生电动势方向的确定3.电子感应加速器4.涡电流5.电磁阻尼1.感生电动势导体回路固定不动，穿过回路磁通量的变化仅仅由于磁场变化所引起的感应电动势——感生电动势。实验证明麦克斯韦提出：无论有无导体或导体回路，变化的磁场都将在其周围空间产生具有闭合电场线的电场，并称此为感生电场或有旋电场,正是这种有旋电场决定了感生电动势。变化的磁场有旋电场自由电荷感生电动势激发作用于引起11.3.1感生电动势方向的确定有旋电场力充当非静电力感生电动势闭合回路中是有旋电场有旋电场与变化磁场之间的关系讨论静电场与有旋电场比较激发方式环路定理静止的电荷变化的

7、磁场电场性质保守场非保守场(1)静电场与有旋电场的性质对比高斯定理电场线形状闭合不闭合(2)感生电场与磁场的变化率成左螺旋关系BEVBEV符合左螺旋法则,此关系满足楞次定律与例求解一半径为R的长直螺线管中载有变化电流，当磁感应强度的变化率以恒定的速率增加时，管内外的管内：管外：例一被限制在半径为R的无限长圆柱内的均匀磁场B，B均匀增加，B的方向如图所示。求导体棒MN、CD的感生电动势解方法一(用感生电场计算)方法二(用法拉第电磁感应定律)(补逆时针回路OCDO)11.3.2电子感应加速器电子进入真空室受到两种力的作用洛伦兹力(向心力)

8、有旋电场力(加速电子)电子加速圆周运动有旋电场力洛仑兹力有旋电场令得电子维持在不变的圆形轨道上加速时磁场必须满足的条件是面积S内的平均磁感应强度电子感应加速器由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。交变电流高频