稳恒电流的磁场

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1、第一章静电场第五篇电磁学第二章稳恒电流的磁场第三章电磁感应第四章电磁场和电磁波GA3.1电磁感应定律一.电磁感应现象法拉第于1831年8月29日发现了电磁感应现象表明电磁感应现象的实验：1.一通电线圈电流的变化使另一线圈产生电流.+B_K电键K闭合和断开的瞬间线圈A中电流计指针发生偏转AG2.闭合电路的一部分切割磁感线也产生感应电流.3.闭合线圈在磁场中平动和转动或者改变面积时,闭合线圈中产生感应电流.4.磁铁运动引起感应电流磁铁与线圈有相对运动时，电流计的指针发生偏转AGSNSNG结论：当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化时，不管这种变

2、化是由于什么如果回路由N匝密绕线圈组成，且穿过每匝线圈的磁通量都等于Φ.则磁通匝数(也称磁链)计算在时间间隔Δt=t2-t1内，由于电磁感应流过回路的电荷取k=1ℰiℰi三.楞次定律1833年11月,俄国物理学家楞次发现了所谓楞次定律:二.电磁感应定律叫做感应电动势.原因引起的，回路中就有电流。这种现象叫做电磁感应现象.电磁感应定律常称为法拉第电磁感应定律：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,不论这种变化是什么原因引起的,回路中都会建立起感应电动势,且此感应电动势正比于磁通量对时间的变化率的负值.ℰi回路中所出现的电流叫做感应电流.回

3、路中的电动势由楞次定律判定感应电动势(或感应电流)的方向:εi<0εiNB回路绕行方向n1.先规定回路的正方向;2.确定的正负;φ>0,3.确定d的正负;dφ>0,4.确定i的正负.(确定回路法线的正向)(B与n相同取正)(B变大d为正)vℰi>0时，ℰi与回路绕行方向相同；反之相反.楞次定律：闭合回路中的感应电流的方向,总是企图使感应电流本身所产生的通过回路面积的磁通量,去抵偿引起感应电流的磁通量的改变.为方便讨论,作有关规定:1.回路的绕行方向L与回路的正法线n的方向关系:遵守右手螺旋定则.Ln2.电动势方向与回路绕行方向的关系

4、:楞次定律的讨论:××××××××××××××××××××选取逆时针为回路方向QRPOvPOvL则Φ＜0，穿过此回路的磁通为负值.导线OP向右运动,由法拉第定律:εi>0，导线切割磁感线的情形回路绕行方向Φ>0,NBnd<0,i>0v可见感应电流产生的磁场穿过回路面积的磁通量，总是抵消原磁通量的变化—楞次定律。法拉第定律中的负号反映这种抵抗。由法拉第定律:i与回路反方向.又例:εi令ℰm=NBS上式为:感应电流:=ImsintℰtnBOORiNℰ=ℰmsint例.交流发电机的原理即εi方向与回路的绕行方向相同,也为逆时

5、针.由楞次定律:磁通向里增加→感应电流产生的磁场阻碍其增加→磁场方向向外→感应电流(电动势)逆时针.实质上楞次定律是能量守恒定律的一种表现.设t=0时,线圈法矢n与磁场B方向相同.t时刻,夹角=t穿过N匝线圈的磁链=N=NBScostℰ××××××××××××××××××××QRPOPOvii由法拉第定律:•Ox

6、ℰi

7、而S=OPx=lx

8、ℰi

9、2.动生电动势动生电动势可由洛伦兹力给出解释,并得出表达式.3-2动生电动势和感生电动势故感应电动势由回路所围面积的磁通量所决定.通常把由于磁感强度变化引起的感应电动势称为:感生电动势

10、.把由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应磁通量由:磁感强度、回路面积以及面积在磁场中的取向决定.电动势称为:动生电动势.由法拉第定律:ℰ而一.动生电动势1.直导线在均匀磁场中切割磁感线(复习)洛伦兹力Fm为非静电力，相应有非静电场Ek.由电动势的定义:ℰi对直导线:ℰi例1一根长度为L的铜棒,在磁感强度为B的均匀磁场中,以角速度ω在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端作匀速转动,试求在铜棒两端的感应电动势.解：在铜棒上取线元dl，dl的速度为v,dl两端的POℰi在稳定情况下，电子受力平衡××××××××××××××××B＋＋＋-

11、--v-e⊝故O端累积负电子,P端有正电子.Ek电子以速度v运动,受洛伦兹力导线内建立静电场,电子静电力FePO例2.直导线在非均匀磁场中如图,导线AB长为L,在无限长直载流导线右侧运动,求动生电动势ℰi和电势差UB-UA=?IABv××××××解:已知电流产生的磁场方向向里在直导线上取线元drdℰi=vBdrdrrArBABℰidr以速度v运动,则×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

12、××××××××××××××××××××××××××LωυPOldlℰi=∫ldℰidℰi铜棒的电动势是各线元电动势之和动生电动势的方向由O指向P,O端带负电，P端带正电.动生电