最新[理学]大学物理第9章ppt课件.ppt

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1、[理学]大学物理第9章3.动生电动势磁场中的导线运动、形状变化而产生的电动势。bav-f运动导体内的电子受到洛仑兹力作用i非静电场：例3、一矩形导体线框，宽为l，与运动导体棒构成闭合回路。如果导体棒以速度v作匀速直线运动，求回路内的感应电动势。解bav电动势方向ab方法一iIavAB例5、一长直导线中通电流I=10A，有一长为L=0.2m的金属棒与导线垂直共面。当棒以速度v=2m/s平行与长直导线匀速运动时，求棒产生的动生电

2、动势。解dx4、感生电动势感生电场导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动势叫感生电动势。产生感生电动势的非静电力，不是静电力，不是洛仑兹力，只可能是一种电场力。产生这种力的电场是由于磁场的变化引起的，所以叫感生电场。AB例6、均匀磁场分布在半径为R的圆柱形空间区域内。已知磁感应强度的变化率为大于零的恒量。问在任意半径r处感生电场的大小以及棒AB上的感生电动势。解：对称的磁场对称的涡旋电场电场线是一系列同心圆、方向逆时针。eABRrdx解法一：ABR解法二：电场线与半径处处正交O当穿过回

3、路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。2、法拉第电磁感应定律式中的负号反映了感应电动势的方向，是楞次定律的数学表示。根据磁通量变化的不同原因，把感应电动势分为两种情况加以讨论。感应电动势动生电动势感生电动势1861年，麦克斯韦提出了感生电场的假设变化的磁场在周围空间要激发电场，称为感生电场。感生电流的产生就是这一电场作用于导体中的自由电荷的结果。B增加EI周围空间都有激发电场，导线圈只起探测器作用。电场线闭合感生电动势：感生电场的环流不等于零，表明感生电场为涡旋场，又称“涡旋电场”。感应电场与静电场的区别：（1）静电场由静

4、止电荷产生，而感应电场由变化的磁场激发。（2）静电场是保守场，环流为零，其电场线起始于正电荷，终止于负电荷。而感应电场为非保守场，环流不等于零，其电场线为闭合曲线。+–B增加EI【例】电子感应加速器（Betatron）电子感应加速器Fe=-eEFm=evB提供切向加速度提供法向加速度REB......................FeFmFm太小Fm太大涡旋电流uB导体当大块导体放在变化的磁场中，或在磁场中运动，在导体内部会产生感应电流，由于这种电流在导体内形成闭合回路，故称为涡电流。三、自感和互感1、自感（1）自感现象i—自感电流B（t）I由于回路中电流变化

5、，引起穿过回路包围面积的全磁通变化，从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现象。自感电动势（2）自感系数由毕-萨定律与叠加原理可知，—自感系数自感系数由线圈形状、大小、匝数、周围介质分布等因素决定。如果自感系数为常量，由法拉第电磁感应定律，负号表示自感电动势总是要阻碍线圈回路本身电流的变化。自感系数描述线圈电磁惯性的大小L越大回路中电流越难改变。单位：亨利H例1、长为l的螺线管，横断面为S，线圈总匝数为N，管中磁介质的磁导率为，求自感系数。解：线圈体积：提高L的途径增大V提高n放入值高的介质实用求L的步骤：1、设线圈中通有电流I2、求B3、求全磁通4、例2、有一电缆，由两个“

6、无限长”的同轴圆桶状导体组成，其间充满磁导率为的磁介质，电流I从内桶流进，外桶流出。设内、外桶半径分别为R1和R2，求长为l的一段电缆的自感系数。解：2、互感（1）互感现象一个载流回路中电流变化，引起邻近另一回路中产生感生电动势的现象—互感现象。互感电动势互感电动势不仅与电流改变的快慢有关，而且也与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。12I1I2互感系数反映两耦合回路互感的强弱互感系数仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围的磁介质有关（无铁磁质时为常量）.综合考虑：当两个线圈同时分别通电流I1（t）、I2（t），感应电动势1、2？每个线圈中都有自感电动势和互感电动

7、势！线圈1线圈21222ΨI1I2例3、设在一长为1m，横断面积S=10cm2，密绕N1=1000匝线圈的长直螺线管中部，再绕N2=20匝的线圈。（1）计算互感系数；（2）若回路1中电流的变化率为10A/s，求回路2中引起的互感电动势；（3）M和L的关系。解：(1)(2)同理：一般情况：k称为“耦合系数”(3)（3）M和L的关系例4、有一无限长直导线，与一边长分别为b和l的矩形线圈在同一平面内，求它们的互感系数。解：rdrablI例5、自感分别为L1和L2