电磁感应与电磁场基本规律课件.ppt

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1、Chapter8电磁感应电磁场基本规律主要内容§1法拉第电磁感应定律§2动生电动势感生电动势涡旋场§3自感与互感§4电感和电容的暂态过程§5磁场的能量§6麦克斯韦方程组§8.1法拉第电磁感应定律8.1.1电磁感应现象闭合线圈的面积改变ff小结：穿过线圈的磁通量发生了变化，从而在线圈中产生了感应电流。NSNSNS8.1.2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（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）NSNS闭合的导线

2、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（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）楞次定律是能量守恒定律的一种表现维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热。机械能焦耳热++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++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（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）8.1.3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，回路中会产生感应电动势，且感应电动势

3、正比于磁通量对时间变化率的负值。其中：♦若是N匝线圈若则♦回路中的感应电流♦回路中的感应电荷表明：在一段时间内通过导线截面的感生电荷量与这段时间内导线回路所包围的磁通量的变化值成正比，与磁通量变化的快慢无关．例在匀强磁场中，置有面积为S的可绕轴转动的N匝线圈。若线圈以角速度作匀速转动。求线圈中的感应电动势。解：设时，与同向，则令则可见，在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电流是时间的正弦函数。这种电流称为交流电。将磁铁插入非金属环中，环内有无感生电动势？有无感应电流？环内将发生何种现象有感生电动势存在，有电场存在将引起介质极化

4、，而无感生电流。为什么会引起介质的极化？§8.2动生电动势感生电动势涡旋场++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ab8.2.1动生电动势一、动生电动势非静电性场强非静电性场强只存在于运动的导体ab段中动生电动势的非静电力场来源洛伦兹力ab注意：只有当导线横切磁感线时，才会产生动生电动势。讨论1◆在任意的稳恒磁场中，任意形状的导线因运动或形变整个导体或回路L中产生的动生电动势为任一线元dl的速度为v，Babv-qf’vf’电子的运动——随导体运动的速度v

5、相对于导体运动的速度v’合成速度为：V=v+v’VF洛伦兹合力做功的功率：fext总的洛伦兹力：讨论2说明：外力fext克服洛伦兹力的一个分量f′所做的功通过洛伦兹力的另一个分力f对自由电子做功，使自由电子作定向运动，形成电流（如果电路闭合），从而把外力做功所消耗的能量（机械能）转换成电能。外力做功的功率Babv-qf’vf’VFfext总洛伦兹力并不做功，但起了传递和转换能量的作用。例3法拉第圆盘发电机一半径为、厚度的铜圆盘，以角速率绕通过盘心垂直的金属轴转动，轴的半径为，且圆盘放在磁感强度的均匀磁场中，的方向亦与盘面垂直

6、。有两个集电刷分别与圆盘的边缘和转轴相连。试计算它们之间的电势差，并指出何处的电势较高。...解：因为，所以不计圆盘厚度。如图取线元则（方法一）圆盘边缘的电势高于中心转轴的电势...（方法二）则解：取一虚拟的闭和回路MNOM并取其绕向与相同设时M与N重合即则时刻方向与回路MNOM绕向相反，即盘缘的电势高于中心例4：直导线通交流电置于磁导率为的介质中求：与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势解：设当I0时，电流方向如图已知其中I0和是大于零的常数设回路L方向如图建坐标系如图在任意坐标处取一面元交变的电动势><0判断在下述情

7、况下，线圈中有无感应电流，若有，在图中标明感应电流的方向．(1)两圆环形导体互相垂直地放置．两环的中心重合，且彼此绝缘，当B环中的电流发生变化时，在A环中__________________________．(2)无限长载流直导线处在导体圆环所在平面并通过环的中心，载流直导线与圆环互相绝缘，当圆环以直导线为轴匀速转动时，圆环中__________________．例5在空间均匀的磁场中设导线ab绕Z轴以匀速旋转导线ab与Z轴夹角为求：导线ab中的电动势解：建坐标如图在坐标处取该段导线运动速度垂直纸面向内运动半径为>0方向

8、从aba(-);b(+)图示在磁感强度为的均匀磁场中，有一任意形状不共面的导体折线ab以速度平动，试证明导体上的电动势为：式中是以a为起点，b为终点的矢量．证：任一线元，以运动时的动生电动势为整个导体的动生电动势为产生感生电动势的非静电场感生电场麦克斯韦假设变化的磁场在其周围空间激发一种电