最新电磁感应-麦克斯韦电磁场理论教学讲义ppt课件.ppt

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1、电磁感应-麦克斯韦电磁场理论13.1电磁感应现象及其基本规律13.1.1电磁感应现象楞次定律实验演示当条形磁铁插入或拔出线圈回路时,在线圈回路中会产生电流;而当磁铁与线圈保持相对静止时,回路中不存在电流.2结论:当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,不管这种变化是由什么原因的,回路中有电流产生.这一现象称为电磁感应现象.电磁感应现象中产生的电流称为感应电流,相应的电动势称为感应电动势.电磁感应现象的本质由感应电动势反映。3例题1.导线ab弯成如图形状,半径R=0.10m,B=0.50T,n=360转/分.

2、电路总电阻为1000.求:感应电动势和感应电流以及最大感应电动势和最大感应电流.解:7解:例题2.一长直导线通以电流,旁边有一个共面的矩形线圈abcd.求:线圈中的感应电动势.813.2动生电动势根据磁通量变化的不同原因,把感应电动势分为两种情况.动生电动势:在稳恒磁场中运动着的导体内产生的感应电动势.感生电动势:导体不动,因磁场的变化产生的感应电动势.动生电动势感生电动势恒定磁场中运动的导体导体不动,磁场发生变化磁通量发生变化的原因913.2.1动生电动势导线运动时,内部自由电子受到向下洛伦兹力:

3、导体内部上、下端正、负电荷的积聚,形成静电场.自由电子受到向上的静电力.平衡时,电子不再因导体运动而移动,导体两端相应具有一定的电势差,数值上就等于动生电动势.10电动势:非静电:非静电力:动生电动势存在于运动导体上;不动的导体不产生电动势,是提供电流运行的通路.没有回路的导体,在磁场中运动,有动生电动势但没有感应(动生)电流.导线切割磁感线时才产生动生电动势.13.2.2动生电动势的表达式11动生电动势的计算两种方法:1.公式求解:2.法拉第电磁感应定律求解:若回路不闭合,需增加辅助线使其闭合.计算

4、时只计大小,方向由楞次定律决定.12例题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1:电动势方向AB解2:电动势方向AB13例题4.长为L的铜棒,在均匀磁场B中以角速度在与磁场方向垂直的平面上作匀速转动.求棒的两端之间的感应电动势.解1:动生电动势方向:aO解2:动生电动势方向:aO14例题5.在亥姆霍兹线圈中间轴上放一半径为0.1m的小线圈,在小线圈所包围的面积内磁场近似均匀.设在亥姆霍兹线圈中通以交变磁场5.010-

5、3(sin100t).求小线圈中的感应电动势.IIB解:15例题6.在垂直于纸面内非均匀的随时间变化的磁场B=kxcost中,有一弯成角的金属框COD,OD与x轴重合,一导体棒沿x方向以速度v匀速运动.设t=0时x=0,求框内的感应电动势.解:1613.3感生电动势蜗旋电场13.3.1蜗旋电场的产生和性质由法拉第电磁感应定律：——非静电力问题:是不是洛仑兹力?结论:导线不运动不是洛仑兹力.只可能是一种新型的电场力.变化的磁场在周围空间将激发电场.1861年麦克斯韦假设:感生电流的产生就是这一电场

6、作用于导体中的自由电荷的结果.——感生电场(涡旋电场)感生电动势：17感生电场电磁场的基本方程之一(1)变化的磁场能够激发电场.“-”的含义:负右手螺旋(2)感生电场的性质:无源、非保守(涡旋)场(4)对场中电荷的作用力:18(1)定义求解:若导体不闭合,则该方法只能用于E感为已知或可求解的情况.(2)法拉第电磁感应定律求解:感生电动势的计算若导体不闭合,需作辅助线.19例题7.已知半径为R的长直螺线管中的电流随时间变化,若管内磁感应强度随时间增大,即=恒量>0,求感生电场分布.

7、解:选择一回路L,逆时针绕行感生电场的方向如图:20例题8.在上题长直螺线管一截面内放置长为2R的金属棒,ab=bc=R,求棒中感生电动势.解1:定义法感生电场分布:21解2:法拉第电磁感应定律求解连接,形成闭合回路通过的磁通量:22例题9.某空间区域存在垂直向里且随时间变化的非均匀磁场B=kxcost.其中有一弯成角的金属框COD,OD与x轴重合,一导体棒沿x方向以速度v匀速运动.设t=0时x=0,求框内的感应电动势.任取解:设某时刻导体棒位于l处vCODxBylxdxdS根据法拉第电磁感应

8、定律：2313.3.2蜗电流及其应用当大块导体放在变化的磁场中,在导体内部会产生感应电流,由于这种电流在导体内自成闭合回路,故称为涡电流.导体涡电流的机械效应(磁阻尼摆)涡电流的热效应电磁灶24§13.4自感和互感13.4.1自感自感现象因回路中电流变化,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.自感系数定义:自感系数:单位:亨利(H)自感系数L取决于回路线圈自身的性质(回路大小、形状、周围介质等).25自感电动势