大学物理电磁感应分析报告.pptVIP

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 感应电动势 ?i 的大小与回路中d?/dt成正比 确定感应电动势方向的方法: 讨论： (1) 闭合回路电阻为R时有 三、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 [例3]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 一、 动生电动势 设C2通以电流I2，圆心处 通过C1线圈的全磁通 (2)因dI2/dt =-50 A/s 二、自感 自感现象：自身电流的变化引起自身线圈中产生感应电动势的现象 设一线圈中通有电流I，则穿过该回路的全磁通与 I 成正比 L: 自感系数，简称自感 若L保持不变 单位: 亨利(H) 即 (1)L与回路的大小、形状、匝数及它周围磁介质有关 讨论： (2)负号的意义：?L将反抗回路中电流的变化(不是电流本身) ----反电动势 (3) L的物理意义：L越大，阻碍原来电流变化的作用越大 ----电磁惯性 应用 危害 [例10]一空心的长直螺线管，长为l，半径为R，总匝数为N，试求其自感系数L 解：长直螺线管内 全磁通 螺线管的体积 [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A?B dx上 负号：? i 方向与所设方向相反，即B ? A ----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力线的感应电场，这与空间中有无导体或导体回路无关 §9-3 感生电动势 感生电场 一、感应电场 感生电动势 对回路L有 又 ----变化的磁场产生电场 (1)两种不同性质的电场 静止电荷产生的静电场: 电力线起始于正电荷，终止于负电荷，环流为零 讨论： ----保守力场 变化的磁场产生的电场: 电力线闭合，环流不为零 ----非保守力场 (2)共同之处：它们都具有场能，都能对场中的电荷施加作用力 [例6]长直螺线管半径为R，内部均匀磁场的大小为B，方向如图。如B以恒定的速率增加，求管内外的感生电场 解：根据场的对称性，取半径为r的圆为闭合回路，回路方向如图 当 r R： 当 r R： 因管外 得 方向沿逆时针方向 得 ----方向沿逆时针方向 接上题：一长为 L 的金属 ab 棒放在圆柱形均匀磁场中，磁场以 dB/dt 的速率不断增强, 求金属棒的感生电动势。哪端电势高？ o a b R 解法1：按定义对感生电场积分 o a b Ek 上例已求出 r 沿ab方向取线元 ， dl o a b Ek dl r d o a b Ek dl r d 所以 b 端电势高。 解法2：用法拉第电磁感应定律求解 o a b R 三角形 oab 的磁通量为 回路中，oa 和ob 的电动势都为零, ab 的电动势即为回路的总电动势。 Ek o a b R 根据楞次定律，回路中的电动势方向为逆时针 电动势方向从 a 指向 b [例7]如图装置，已知长直载流导线中的电流为 ，其中I0和?为常量，t为时间。求任一时刻矩形线框内所产生的感应电动势。设t＝0时，ab与cd重合 解: 导体框中既有动生电动势, 又有感生电动势 设回路方向为顺时针方向 解法1：法拉弟电磁感应定律求解 在距长直导线 y 处 ab与cd相距x处时 解法2：由动生电动势和感生电动势的定义求解 (1)?t 1时，? i 0，即? i方向与回路绕行方向相同，为顺时针方向 讨论： (2)?t 1时，? i 0，即? i为逆时针方向 (3)?t =1时，? i=0 二、涡电流 涡电流(涡流)：导体内的涡旋电场在导体内产生的涡旋状闭合感应电流 1.涡电流的应用 高频感应炉 ? 金属杯 ? 金属块 电磁灶 阻尼摆 电磁驱动 ? 2.涡电流的热效应的危害 ? 一、互感 互感现象：邻近线圈中电流的变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象 §9-4 互感和自感 设?21为I1的磁场在线圈2中的全磁通 由毕-萨定律知 M21：线圈1对线圈2的互感系数 当I1变化时，2中的互感电动势 同理 M12：2对1的互感系数 可证 M：两回路间的互感系数，简称