大学物理-第7章 电磁感应.ppt

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1、第七章电磁感应电磁场理论基础1第七章问题的提出风力发电的原理是什么？电场和磁场是单独存在的吗？它们之间有没有什么关联？风车发电2本章提纲7.1电磁感应现象法拉第电磁感应定律7.1.1电磁感应现象7.1.2法拉第电磁感应定律7.2动生电动势感生电动势7.2.1动生电动势7.2.2感生电动势涡旋电场7.3自感和互感磁场的能量7.3.1自感现象自感系数7.3.2互感现象互感系数7.3.3磁场能量7.4麦克斯韦方程组7.4.1位移电流全电流定律7.4.2麦克斯韦方程组的建立7.4.3麦克斯韦方程组的积分形式

2、7.5电磁感应的工程应用7.5.1感应加热技术7.5.2金属探测器7.5.3高频电路布线7.5.4无线充电3重点法拉第电磁感应定律楞次定律动生电动势感生电动势自感及自感电动势互感及互感电动势麦克斯韦方程组4难点对电磁感应电动势方向的判定对涡旋电场和位移电流的理解对各种感应电动势的计算对自感和互感相关问题的计算对麦克斯韦方程组物理意义的理解57.1问题的提出演唱者美妙的歌声通过麦克风的传播可以扩大许多，让一个大厅的观众都得到欣赏。比较小的声音经过麦克风就可以扩大许多，这是什么原因呢？question6

3、7.1电磁感应现象法拉第电磁感应定律1831年，法拉第发现了电磁感应现象。迈克尔·法拉第（MichaelFaraday，1791年9月22日—1867年8月25日），英国物理学家，也精于化学，在电磁学及电化学领域有贡献。7法拉第发现：当左边电路开关S闭合或断开的瞬间，右边导线旁的小磁针2都会发生偏转，表明在右边的B回路中产生了电流。图7-1法拉第发现电磁感应现象的实验电路A、B：绕在同一个环形磁铁上的两个彼此不相连接的线圈；1：直流电源；2：一枚小磁针。7.1.1电磁感应现象（Theelectrom

4、agneticinductionphenomenon）8几个定义电磁感应现象：通过由一个闭合导体回路所围成的面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生电流。感应电流（inductioncurrent）：回路中所产生的电流。感应电动势（inducedelectromotiveforce）：电磁感应现象产生的电动势。9第一台直流发电机示意图当铜盘转动时，可以视为沿径向的无数条铜棒作圆周运动，同时切割磁感线，在铜盘边缘和圆心之间就产生一个直流电动势，在含电阻的回路中就有电流产生，圆盘转动越快，电流就越大。图7

5、-2法拉第在1831年在一次科学大会上展示世界上第一台直流发电机示意图均匀磁场铜盘R电刷B电刷bGa10两个实验→两个结论：（1）如果一个闭合回路保持静止，只要穿过这个回路的磁通量变化时，就会产生感应电流；（感生电动势）（2）如果磁场不变，但导体在磁场中运动并切割磁感线，也会产生感应电动势。（动生电动势）conclusion117.1.2法拉第电磁感应定律（Faradaylawofelectromagneticinduction）法拉第电磁感应定律：由于导体回路面积内的磁通量变化而引起的感应电动势等

6、于该磁通量随时间变化率的负值。12判断感应电动势的方向1、选定参考方向，用右手螺旋定则确定法线方向n；2、根据面的法线方向n和磁感应强度B的夹角确定穿过闭合面的磁通量Φm的正负；3、根据磁感强度随着时间增加的正负，确定磁通量随时间增加的正负，再根据法拉第电磁应定律确定电动势的正负，与选定的绕行方向比较确定电动势的实际方向。图7-3(a)确定平面法线方向n.(b)确定磁通量的正负.(c)确定感应电动势的方向.BnnnB<0(a)(b)(c)参考方向13楞次定律（Lenz’sLaw）1834年，楞

7、次提出了一种判断闭合回路感应电流方向的简单方法。楞次定律：感应电动势产生的感应电流总是要产生一个磁场来抵抗磁通的变化。如果电路不闭合？14回答问题：比较小的声音经过麦克风就可以扩大许多，这是什么原因呢？振动膜的振动——磁铁移动——线圈内的磁通量变化——产生大小不同的感应电流——连到放大器上，电信号被放大——推动一个扬声器——不同强度的声波根据自己原来的强度被相应的放大——抑扬顿挫的美妙声音其它应用：地震仪麦克风内部的结构15N匝线圈绕成的回路，NΦm被称为磁链。感应电流是当t1→t2时，Φm1→Φm

8、2即q的大小与时间无关。可以通过测量q的大小算出ΔΦ的大小。磁通计：用于空间磁场的测量和材料的磁性研究。16例7-1图7-5(a)所示是一个由导体组成的矩形导体框abcda，宽度为L。导体框的一端处于分布于矩形区域的均匀磁场B中，磁场方向垂直于矩形框平面且指向纸面（该磁场可以由大尺寸的马蹄形磁铁所产生）。如果回路在外力作用下以速度v匀速向右运动。求回路中的电动势的大小和方向。图7-5例题7-1图vLBabdcx(a)解:用法拉第电磁感应定律来求解。假设回路的参考方向是