《电磁感应与电磁场》PPT课件

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1、第7章　电磁感应与电磁场§7.1电磁感应定律§7.2动生电动势与感生电动势§7.3自感应与互感应§7.4磁场能量§7.5麦克斯韦电磁场理论简介1电磁感应定律的发现，进一步揭示了电与磁之间的相互联系及转化规律.麦克斯韦提出了“感生电场”和“位移电流”两个假说，从而建立了完整的电磁场理论体系——麦克斯韦方程组本章主要研究电场和磁场相互激发的规律2§7.1电磁感应的基本定律一、电磁感应现象1820年,奥斯特发现:电流磁效应电流产生磁场对称性→磁的电效应？?1831年,法拉第经过了十年不懈的探索，发现电磁感应现象产生341.产生感应电流五种情况：变化着的电流；线圈中变化着的磁场；

2、运动中的恒定电流；运动着的磁铁；在磁场中运动着的导体.感应电流与原电流本身无关，而是与原电流的变化有关。——这种现象称为电磁感应原因：线圈中磁通量发生改变→导致产生感应电动势！5导体回路中感应电动势的大小，与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比.其数学表达式为2.法拉第电磁感应定律m①SI制中K=1②式中的负号反映了楞次定律③若N匝线圈串联：，则6式中——磁通链感应电流如果闭合回路为纯电阻R回路时，则感应电流的方向与感应电动势的方向总是一致的。t1～t2时间内通过导线上任一截面的电量7测Q可以得到m这就是磁通计的原理。设回路有N匝线圈当线圈中磁场由0→B时,不考虑Q的正负,则8

3、二.楞次定律1833年，楞次总结出：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化.磁通量变化产生感应电流阻碍导线运动产生感应电流阻碍楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现。9例:一无限长直导线载有交变电流i＝i0sint，旁边有一个和它共面的矩形线圈abcd，如图所示.求线圈中的感应电动势.xdxdabchl2l1i讨论：当0<t</2时，cost>0，i<0，逆时针方向；当0<t<时，cost<0，i>0，顺时针方向.i的方向还可由楞次定律直接判断.解:10§7.2动生电动势与感生电动势感应电动势的非静电力是

4、什么力呢？感应电动势回路变动引起的→动生电动势ε磁场变化引起的→感生电动势ε一、动生电动势动生电动势的非静电力——洛仑兹力uFm取导线长dl,导体中载流子速度为u11电动势方向:首先确定积分方向(正方向)若＞０,则方向与dl方向一致若＜０,则方向与dl方向相反整个线圈L中所产生的动生电动势为12例：长度为L的铜棒在磁感应强度为B的均匀磁场中，以角速度绕O轴沿逆时针方向转动.求：(1)棒中感应电动势的大小和方向；(2)如果将铜棒换成半径为L的金属圆盘，求盘心与边缘间的电势差。0A解：方法一取微元u电动势的方向:A→013方法二作辅助线，形成闭合回路OACO0AuCθ符号表示

5、方向沿AOCAOC、CA段没有动生电动势14(2)将铜棒换成金属圆盘，可看作是由无数根并联的金属棒OA组合而成，故盘心O与边缘A之间的动生电动势仍为15二、感生电动势由于磁场发生变化而激发的电动势电磁感应动生电动势感生电动势非静电力洛仑兹力非静电力?实验表明，非静电力只能是磁场变化引起。而这种非静电力能对静止电荷有作用力，因此，应是一种与电场力类似的力。16实验表明，非静电力只能是磁场变化引起。而这种非静电力能对静止电荷有作用力，因此，应是一种与电场力类似的力。麦克斯韦假设：变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的非静电场强，称为涡旋电场或感生电场，记为非静电力感生电动势感生电场力

6、感生电场的电场线是闭合的，是一种非静电场。由电动势的定义17由法拉第电磁感应定律由电动势定义和电磁感应定律，得讨论的法线方向应与曲线L的积分方向成右手螺旋关系(1)此式反映变化的磁场产生感生电场。(2)S是以L为边界的任一曲面。LS18是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率与构成左旋关系。(3)注意：E涡是与，而不是B组成左螺旋。(4)感生电场是非保守场(涡旋电场)19例：半径为R的圆柱形空间内分布有均匀磁场，方向垂直于纸面向里，磁场的变化率，求圆柱内、外E涡的分布解：取积分回路的回绕方向与E涡的回绕方向一致.rErl若r＜R与l积分方向切向同

7、向20若r＞RrE涡l因圆柱外B＝0，故对任一回路均有RE涡r21§7.3自感应与互感应一、自感应通电线圈由于自身电流的变化而引起本线圈磁通量的变化，并在回路中激起感应电动势的现象，叫自感现象。这时的电动势i称之为自感电动势。A、B是两个相同的灯泡,R与L的电阻值相同。L的电阻比灯泡的电阻小。I2>I1BARLI2AI1L221.自感系数线圈中电流激发的穿过每匝的磁通，叫自感磁通，记作Φ自。若穿过每匝线圈的自感磁通近似相等，则自感磁链为：Ψ自=NΦ自不同线圈产生自感