大学物理与实验（I）8电磁感应及电磁场ppt课件.ppt

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1、电磁感应第八章§8-1电源电动势§8-2电磁感应定律§8-3动生电动势§8-4感生电动势和感生(应)电场§8-6磁场的能量§8-5互感和自感§8-7麦克斯韦电磁场理论基础一、电源电容器放电过程----不能形成稳恒电流§8-1电源电动势电源:提供非静电力的装置----将正电荷从低电势处移到高电势处二、电动势单位：伏特(V)电源电动势：在电源内部，将单位正电荷从负极移到正极，非静电力所作的功方向：电源内从负极到正极的方向----电源内电势升高的方向表示非静电力对应的“非静电场”讨论：电动势和电势是两个不同的物理量电动势：与非静电力的功相联系电势：与静电力的功相联系非静电力存在于电流

2、回路L中时----非静电场是一个非保守场§8-2电磁感应定律一、电磁感应现象法拉弟发现了电磁感应现象1.实验现象观察相对运动开合绝缘架切割磁力线旋转2.实验结果分析共同特征：所围面积内m发生了变化感应电动势：回路中m的变化而产生的电动势两类感应电动势：(1)动生电动势:磁场不变，回路或导线在磁场中运动(2)感生电动势:回路不动，磁场变化(1)两种情况兼而有之统称感应电动势(2)不构成回路：说明：没有感应电流，但感应电动势仍然存在感应电动势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二、法拉弟电磁感应定律即讨论：(1)回路是任意的，不一定是导

3、体闭合回路电阻为R时有(2)t=t2-t1时间内通过回路的感应电量：磁通链数或全磁通当，则有=N(3)对N匝串联回路二、楞次定律感应电动势的方向，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)的磁通量变化说明：实际应用时一般将大小和方向分开考虑(1)求大小(2)由楞次定律确定感应电动势的方向降低20A。求(1)M中的感应电动势i和感应电流Ii；(2)2秒内通过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。环上有一匝数N=5的线圈M，电阻R=2。调节可变电阻使I每秒解：(1)由安培

4、环路定律通过M的全磁通代入数值可得(2)2秒内通过M的感应电量[例2]一长直导线载有稳恒电流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：取线框回路的绕行方向为顺时针,则线框的法线方向为线框中由楞次定律知，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(1)线圈转过300时线圈中的感应电动势；(2)线圈转动时的最大电动势，

5、此时线圈的位置如何?(3)转过1800时导线中任一截面通过的感应电量解：(1)转过角时，通过线圈的磁通量为当时(2)当时(3)线圈电阻一、动生电动势取回路方向为顺时针方向，当ab与dc相距x时§8-3动生电动势负号表示i方向与所取回路方向相反(1)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：(2)ab导线相当于一个电源电源内部，电动势方向由低电势指向高电势，即a点的电势高于b点1.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2.在作用下，电子沿导线从a向b运动3.洛仑兹力可等效为一个非静电场对电子的作用回路中的

6、动生电动势为表示方向与积分路径方向相同，即ba对任意运动导线L，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？(课后思考)三、动生电动势的计算举例1.法拉弟定律2.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OA上各线元di指向相同负号: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

7、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上负号:i方向与所设方向相反，即由B指向A一、感生电动势§8-4感生电动势和感生(应)电场----涡旋电场麦克斯韦假设:变化的磁场在其周围空间总会产生具有闭合电场线的感应电场，这与空间中有无导体或导体回路无关感应电场对任