大学物理学(上册)第8章 电磁感应ppt课件.ppt

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1、第8章电磁感应本章内容8.1电磁感应定律8.2动生电动势与感生电动势8.3自感和互感8.4磁场能量8.5麦克斯韦电磁理论简介8.1电磁感应定律8.1.1电磁感应现象电流的磁效应磁的电效应电生磁法拉第的实验的结论：当穿过一个闭合导体回路所限定的面积的磁通量发生变化时，回路中就出现感应电流.变变产生电磁感应？演示8.1.2楞次定律NS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）。NS用楞次定律判断感应电流方向NS××××××××××××××××××

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.楞次定律是能量守恒定律的一种表现!机械能焦耳热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迈克尔·法拉第，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。仅上过小学。1831年，他提出了法拉第电磁感应定律，它成为四条麦克斯韦方程组之一。永远改变了人类文明。法拉第并依照此定理，发明了早期的发电机，此为现代发电机的始祖。MichaelFaraday，（

3、1791-1867）8.1.3法拉第电磁感应定律感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因——楞次定律判定i方向的步骤:（2）若回路是N匝密绕线圈（3）若回路闭合，则感应电荷讨论:（1）产生感应电动势的必要条件：（4）若闭合回路中电阻为R若回路不闭合，则但——磁通计原理在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面，解:通过面积元的磁通量（方向顺时针方向）例求线框中的感应电动势。8.2动生电动势与感生电动势8.2.1动生电动势两种不同机制

4、相对于实验室参照系，若磁场不变，而导体回路运动（切割磁场线）—动生电动势相对于实验室参照系，若导体回路静止，磁场随时间变化—感生电动势••单位时间内导线切割的磁场线数电子受洛伦兹力——非静电力非静电场动生电动势应用磁场中的运动导线成为电源，非静电力是洛伦兹力!演示讨论:（1）注意矢量之间的关系（2）对于运动导线回路，电动势存在于整个回路(法拉第电磁感应定律)例在匀强磁场B中，长R的铜棒绕其一端O在垂直于B的平面内转动，角速度为OR求棒上的电动势解:方法一(动生电动势)dl方向:方法二(法拉第电磁感应定律)在dt时间内

5、导体棒切割磁场线方向由楞次定律确定!交流发电机令则与同向设时,则是感生电场8.2.2感生电动势实验证明：当磁场变化时，静止导体中也出现感应电动势仍是洛伦兹力充当非静电力？感生电场力充当非静电力!麦克斯韦提出：无论有无导体或导体回路，变化的磁场都将在其周围空间产生具有闭合电场线的电场，并称此为感生电场或有旋电场.感生电动势闭合回路中感生电场与变化磁场之间的关系讨论:感生电场与静电场的比较场源环流静电荷变化的磁场通量静电场为保守场感生电场为非保守场静电场为有源场感生电场为无源场(闭合电场线)（1）感生电场是无源有旋场(磁生电

6、)（2）感生电场与磁场的变化率成左螺旋关系空间存在变化磁场在空间存在感生电场（3）当问题中既有动生、又有感生电动势，则总感应电动势为(导体不闭合)(导体闭合)hrRdr例1有半径为R，高度位h的铝圆盘，其电导率为γ。把圆盘放在磁感应强度为的均匀磁场中，磁场方向垂直盘面。设磁场随时间变化，且一常量。求盘内的感应电流值（圆盘内感应电流自身的磁场忽略不计）。圆环中解:圆盘中8.2.3涡电流由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流(涡流).高频感应加热原理电磁炉就是利用感应加

7、热制成的家用电器，涡流所产生的焦耳热就是烹调的热源。热效应电磁炉交变电流交变电流减小电流截面，减少涡流损耗整块铁心彼此绝缘的薄片电磁阻尼效应涡电流受磁场作用力的方向与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼，摆很快就能停止下来，这种现象称为电磁阻尼现象。8.3自感和互感8.3.1自感线圈电流变化穿过自身磁通变化在线圈中产生感应电动势⑴自感现象即根据毕—萨定律穿过线圈自身总的磁通量与电流I成正比:自感系数如果回路周围不存在铁磁质，自感L是一个与电流I无关，仅由回路的匝数、几何形状和大小以及周围介质的磁导率决定的物理量.⑵自感系数若

8、自感系数是一不变的常量自感具有使回路电流保持不变的性质—电磁惯性⑶自感电动势⑷自感的计算解:先设电流I根据安培环路定理求得HB求其自感（忽略边缘效应）例1长直密绕螺线管,已知例2设一载流回路由两根平行的长直导线组成。求这一对导线单位长度的自感L.解:由题意，设电流回路I取一段长为h的导线8.3.2互感线圈1中的电流变