法拉弟发现了电磁感应现象.ppt

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1、电磁感应第十三章法拉弟发现了电磁感应现象§13-1电磁感应定律--英首相问:“你的新发现有何用？”--答:“有一天你可能通过它税收。”盛誉：19世纪最伟大的实验物理学家，电磁学的奠基人之一一.电磁感应现象相对运动开合绝缘架切割磁力线旋转共同特征：穿过回路所围面积内的磁通量发生了变化感应电动势：由于回路中磁通量的变化而产生的电动势两类感应电动势：动生电动势:磁场保持不变，导体回路或导线在磁场中运动感生电动势:导体回路不动，磁场变化----感应电动势比感应电流反映出更为本质的东西不闭合线圈或不构成回路的导线，虽然没有感应电流产生，但感应电动势仍然存在二.楞次定律

2、感应电动势的方向，总是使得感应电流的磁场去阻碍引起感应电动势(或感应电流)的磁通量变化感应电动势i的大小与穿过导体回路磁通量的变化率d/dt成正比负号反映感应电动势的方向，是楞次定律的数学表现三.法拉弟电磁感应定律说明：在实际应用时一般将大小和方向分开考虑，即求大小由楞次定律确定感应电动势的方向确定感应电动势的方向的方法:讨论：闭合回路电阻为R时，感应电流t=t2-t1时间内通过回路的感应电量----电磁感应定律的积分形式对N匝串联的回路，如果穿过每匝的磁通量分别为1、2、N：磁通链数或全磁通当，则有=N降低20A。求线圈M中产生的感应

3、电动势i和感应电流Ii；求2秒内通过线圈M的感应电量qi[例1]环芯的相对磁导率r=600的螺绕环，截面积S=210-3m2，单位长度上匝数n＝5000匝/m。在环上有一匝数N＝5的线圈M，电阻R=2，如图。调节可变电阻使通过螺绕环的电流I每秒解：由安培环路定律通过线圈M的全磁通2秒内通过线圈M的感应电量为代入数值可得[例2]一长直导线中载有稳恒电流I，其右侧有一长为l1，宽为l2的矩形线框abcd，长边与导线平行并以匀速度v垂直于导线向右运动。求当ad边距导线x时线框中感应电动势的大小和方向。距长直导线r处取宽为dr的矩形小面元解：取线框回路

4、的绕行方向为顺时针,则线框的法线方向为线框中的感应电动势为由楞次定律知i的方向为顺时针方向[例3]边长为a的正方形线圈，在磁感应强度为的磁场中以转速n旋转，该线圈由电阻率，截面积s’的导线绕成，共N匝，设初始时刻线圈平面与磁场垂直。求线圈转过300时线圈中的感应电动势；线圈转动时的最大电动势，此时线圈的位置如何?转过1800时导线中任一截面通过的感应电量。解：当转过角时，通过线圈的磁通量为当时当时线圈的电阻为一.动生电动势取回路方向为顺时针方向，当ab与dc相距x时§13-2动生电动势由于框架静止，动生电动势只存在于运动导线ab内，由b指向a讨论

5、：ab导线相当于一个电源。在电源内部,电动势的方向由低电势指向高电势，即a点的电势高于b点的电势负号表示i方向与所取回路方向相反自由电子随ab向右运动受到洛仑兹力的作用二.洛仑兹力解释----形成逆时针方向的感应电流在作用下，电子沿导线从a向b运动洛仑兹力可等效为一个非静电性场对电子的作用回路中的动生电动势为表示方向与积分路径方向相同，即ba一般情况下，任意的运动导线L中产生的动生电动势为----引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力问题：，即洛仑兹力对电荷不作功，为何产生电动势？讨论：洛仑兹力合力不作功电子运动的合速度为电子在磁场中所受的总洛仑兹力为----

6、总的洛仑兹力不作功总洛仑兹力作功功率为洛仑兹力起能量转化作用电子向右匀速运动,须有外力作用，且----洛仑兹力不提供能量，只是传递能量洛仑兹力分力f对电荷所作的功外力反抗洛仑兹力分力f’所作的功动生电动势提供的电能是外力作功所致电子所受洛仑兹力分力f’宏观上表现为运动导体所受的安培力----方向水平向左维持ab向右匀速运动，须有向右的等值外力，其功率为ab导体向回路提供的电功率为----动生电动势电能是外力作功所致三.动生电动势的计算举例法拉弟定律方法：[例4]在与均匀恒定磁场垂直的平面内，有一长为L的导线OA，导线在该平面内绕O点以匀角速转动，求OA的动

7、生电动势和两端的电势差。解:[法1]在OA上距O点为l处取线元,方向设为由O指向A上的动生电动势为OA上各线元的动生电动势指向相同负号表示i的方向由A指向O即A端积累负电荷(负极)，O端积累正电荷(正极)[法2]任设一个回路OAA’O设OA在dt时间转过角度d，对d扇形面积的磁通量为在假设回路中磁通量随时间而减小，由楞次定律知i的方向由A指向O[例5]一无限长直导线中通有电流I，长为l并与长直导线垂直的金属棒AB以速度向上匀速运动，棒的近导线的一端与导线的距离为a，求金属棒中的动生电动势。解：在AB上距直导线x处取线元，方向由A指向Bdx上的动生电动

8、势为负号表示i方向与所设方向相反，即由B指向A一.