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时间:2020-06-12
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1、电磁感应N第十五章变化的电场、磁场电磁波(上)chapter15electromagneticinduction本章内容本章内容(上)电磁感应的基本定律感生电动势与动生电动势自感与互感磁场的能量第一节ss15.1电磁感应定律fundamentalLawofelectromagneticinduction电磁感应现象1831年法拉第发现不论用什么方法,只要使通过导体回路所包围面积的磁通量发生变化,则回路中便有电流产生。这种现象称为电磁感应,这种电流称为感应电流。电磁感应现象:电磁感应现象一、法拉第的实验法拉第和他的实验室+++
2、++法拉第最初的电磁感应实验及手稿法拉第最初的电磁感应实验及手稿几种典型实验NSGLNSGLNSGLGLεKLGLεKLGLεKLGSNGSNvGSNvGSN电磁感应实验几种典型的几种典型的电磁感应实验注意:只有当检流表回路的磁通量发生变化时才会有感应电流.000000楞次定律导体环BNSi感应电流i产生的磁通反抗回路原磁通的增大.v使回路原磁通增大楞次定律二、楞次定律感应电流产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化.续i感应电流v使回路原磁通变小BNS楞次定律二、楞次定律感应电流产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化.导
3、体环i产生的磁通反抗回路原磁通的变小.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律三、法拉第电磁感应定律不论什么原因使通过回路的磁通量发生变化,回路中均有感应电动势产生,其大小与通过该回路的磁通量随时间的变化率成正比.dtFd感应电动势idtFd数学表达式:负号是楞次定律的数学表达。回路中的正负总是与磁通量变化率的正负相反.Fddti(因感应电流与的正负恒相反,而又与同向的缘故).iFdii续上法拉第电磁感应定律三、n回路正方向BdtFd00B增大若与回路正向相反则iiB减小若0dtFd0与回路正向相同则ii感应电动势方向的判定dt
4、Fdi要求要求:了解idtFd公式中负号的意义.掌握idtFd用计算i的大小用楞次定律判断回路中感应电流用文字说明i的方向.的流向,,感应电流与电量N匝纯电阻回路中的感应电动势感应电流感应电量iiIiqN()idFtddFNyFN称磁链tdydtdiRR1iIydtd与有关的大小无关与ydtdy21iqtdttR1yd21yy21R1y()yiI与有关大小无关与yydtd例正方形线圈匝数边长Na总电阻R角速wwOO××××××××××××××××××××××××××××××××B已知n××××解法提要某时刻线圈的磁链为tyF
5、NNBScos((wt+pNBcoswta2感应电动势iydtdNBsinwta2w时间内通过线圈的感应电量到t12t21Ry()y21iqtdttR1yd21yyiI时线圈平面法线与夹角为0tnBp求到时间内通过线圈的感应电量t12tiq某时刻的感应电动势ti感应电流iI感应电流iIRiNBsinwta2wRNBa2(coswt1coswt2)R例SdxxxdOI0Isinwtl12lx0已知矩形线圈总匝数Nt求任意时刻的感应电动势i解法提要该处的磁感应强度为在矩形线圈上距离长直导线为处取一面元Sdxxdl1B0mIp2x
6、通过该面元的磁通量为dfBSd0mIp2xxdl1通过匝矩形线圈的磁链为NNyfNdfN0mIp2xxdl1x0x0+2l0mIp2l1ln+2lx0x0N感应电动势为idytddtdsinwtN0mp2l1ln+2lx0x00IN0mp2l1ln+2lx0x00Icoswtw例某时刻t线圈的磁通量FFdFsdB.2lx0+x0dx.I2pm0l1xt()Ipm0l12ln2lx0+x0t()此时线圈的总感应电动势的大小iiFdtd0.01m0l1p22lx0+x0dIt()dtlnl1m0p22lx0+x0ln()tBt(
7、)It0.01静止1l2lx0xXxdI2xpm0B1dslxd0由楞次定律判断,回路感应电流为反时针方向,产生与原磁场相反的磁场,反抗磁通量的增加.i因此,回路总感应电动势的方向为反时针方向.从现象到原因有哪些原因?不是回路怎么办?是由什么力(量)产生的?存在于回路或导体的什么地方?进一步问:对非回路如何考虑变化?及其磁通量对电磁感应现象的进一步分析和理解:不论什么原因使通过回路的磁通量发生变化回路中均产生感应电动势其大小iFdtd法拉第:法拉第:不论什么使通过的发生回路中均产生其大小电动势概念电动势的概念1、只靠静电力不
8、能维持恒定电流Oit电流时间独立的带电电容器只在静电力作用下通过外路放电放电电流不能维持恒定非静电力AB电源2、要有外来非静电力才能维持恒定电流eF静电力eFFKq电源中:单位正电荷受的非静电力单位正电荷受的静电力qFKEKeqFEe电源与外路接通,处于正常工作状态时EK为常数EeEK且,
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