第八章电磁感应与电磁场ppt课件.ppt

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1、大学物理山东省精品课程山东轻工业学院数理学院1第八章电磁感应与电磁场8.1电磁感应的基本规律8.2动生电动势与感生电动势8.3自感和互感8.4磁能8.5麦克斯韦电磁场理论简介本章内容2教学基本要求一、掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向。二、理解动生电动势和感生电动势的本质,会计算动生电动势。了解有旋电场的概念。三、了解自感和互感的现象，会计算几何形状简单的导体的自感和互感。3四、了解磁场具有能量和磁能密度的概念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量。五、了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。4一、电动势8.

2、1电磁感应的基本规律+–在导体中有稳恒电流流动就不能单靠静电场,必须有非静电力把正电荷从负极板搬运到正极板才能在导体两端维持有稳恒的电势差。例如,化学电池、硅太阳能电池,发电设备等。提供非静电力的装置就是电源。实际上电源是把能量转换为电能的装置。5静电力使正电荷从高电位到低电位。非静电力使正电荷从低电位到高电位。+–描述电源非静电力作功能力大小的量,就是电源电动势。电源内部:电流从负极板到正极板叫内电路。电源外部:电流从正极板到负极板叫外电路。6把单位正电荷从负极板经内电路搬至正极板,电源非静电力做的功。规定的方向由负极板经内电路指向正极板,即正电荷运动的方向。电动势7内电路非

3、静电场因为电源外部没有非静电力,上式也可写为：电源电动势电动势越大表示电源将其它形式能量转换为电能的本领越大,其大小与电源结构有关,与外电路无关。8二、法拉第电磁感应定律1820年,奥斯特发现了电流的磁效应,从一个侧面揭示了电现象和磁现象之间的联系。法拉第于1831年从实验上证实了磁场可以产生电流。法拉第的实验大体上分成两类:一类是磁铁与线圈发生相对运动时,线圈中产生了电流;另一类是以一个通电线圈来取代磁铁,当电流发生变化时,在它附近的其它线圈中产生了电流。9英国物理学家和化学家,电磁理论的创始人之一。他创造性地提出场的思想,最早引入磁场这一名称。1831年发现电磁感应现象,后又

4、相继发现电解定律,物质的抗磁性和顺磁性,及光的偏振面在磁场中的旋转。法拉第（MichaelFaraday,1791－1867）101.电磁感应现象112.法拉第电磁感应定律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。不论用什么方法,只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,此回路中就会有电流产生。—电磁感应现象变化感应电动势(感应电流)感应电流与磁感应强度的大小和方向有关,与电流的变化有关。12负号表示感应电动势总是反抗磁通量的变化，由楞次定律说明。当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回路中会产生感应电动势,且感应电动势正比于磁通量对时间变

5、化率的负值。国际单位制韦伯伏特13称为磁通链。若有N匝线圈,每匝的磁通量为1、2若每匝磁通量相同14若闭合回路的电阻为R,则感应电流在Δt时间内,通过回路的感应电荷感应电流与回路中磁通量随时间的变化率有关;感应电荷只与回路中磁通量的变化量有关。15讨论(2)感应电动势比感应电流更为本质。突出“变”。(1)感应电动势的大小决定于磁通量随时间的变化率16(3)引起磁通量变化的原因一是的变化;磁场不随时间变化，而导体回路运动(切割磁场线)。—动生电动势导体回路不变,但磁场随时间变化。—感生电动势二是的大小与取向或回路的变化。17感应电动势的方向与回路取向相反。（与回路成右螺旋）N

6、S18NS3.楞次定律闭合的导线回路中所出现的感应电流,总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因。1834年楞次提出了一种判断感应电流方向的方法。19用楞次定律判断感应电流方向NSNS20例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:取面积元,通过其磁通量为求:线框中的感应电动势。（选顺时针方向为正）21（选顺时针方向为正）22（1）稳恒磁场中的导体运动,或者回路面积变化、取向变化等动生电动势（2）导体不动,磁场变化感生电动势引起磁通量变化的原因8.2动生电动势与感生电动势法拉第电磁感应定律23电动势+-I闭合电路的总电动势:非静电的电场

7、强度。24一、动生电动势动生电动势的非静电场来源：洛伦兹力××××××××××××××××××××OP---++平衡时设杆长为L,则流向?25解:例1一长为L的铜棒在磁感强度为的均匀磁场中,以角速度在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动。求:铜棒两端的感应电动势。:OP×××××××××××××××××××××××××ol26例2一导线矩形框的平面与磁感强度为的均匀磁场相垂直,在此矩形框上，有一质量为m长为l的可移动的细导体棒MN;矩形框还接有一个电阻R,其值较之导线的电阻值要大