第11章电磁感应课案.ppt

第11章 电磁感应 * * 本章内容 第11章 电磁感应 §11.1 电磁感应基本定律 §11.2 动生电动势 感生电动势 §11.3 自感和互感 §11.4 磁场的能量 §11.5 麦克斯韦电磁场理论简介 G 1825年瑞士物理学家科拉顿试图检验磁铁插入线圈时是否会产生电流 静电场、稳恒电流的磁场 不随时间而变化 如果磁场随时间而变化 什么现象？什么规律？ §11.1 电磁感应基本定律 实验 磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流 一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流 不论用什么方法，只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，此回路中就会有电流产生。 ----电磁感应现象 结论 （1831年，法拉第） 关键： 磁通量发生变化是引起闭合导体中产生电流的必要条件。 11.1.1 法拉第电磁感应定律 在国际单位制中 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 (3)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 (1) 若回路是 N 匝密绕线圈 (2) 若闭合回路中电阻为R 感应电荷为 说明 E 方向确定的具体方法 1. 选一绕行方向为正方向,使感应电动势的方向与绕行方向满足右手法则。 2.若穿过回路的磁通量增大时，此时感应电流的磁场方向和原磁场的方向相反，阻碍原磁场增强． 反之，穿过回路的磁通量减小时，此时感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，阻碍原磁场变小． 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。t=0 时，线框与导线紧靠，设线框以匀速度 垂直导线水平向右运动。 解 通过面积元的磁通量 （选顺时针方向为正） 例 求 线框中的感应电动势 讨论： 若导体线框不运动而是与长直导线保持相对静止，但长直导线通以电流， ，则结果如何？ a b × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × §11.2 动生电动势 感生电动势 两种不 同机制 1. 相对于实验室参照系，磁场不随时间变化，而 导体回路运动（切割磁场线）------动生电动势 2. 相对于实验室参照系，若导体回路静止， 但磁场随时间变化------感生电动势 11.2.1 动生电动势 ○ G fm Fe 当 时达到平衡 U: 动生电动势 洛伦兹力——非静电力,充当搬运电荷的力，产生了电场 静电场 非静电性场强Ek为 闭合回路中的动生电动势为 动生电动势为 而 适用于切割磁力线的导体 (1) 适用于一切产生电动势的回路 (2) 讨论 等效 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B (3) 洛伦兹力总是垂直与电子的速度方向，对电子不作功，那么建立的电场的能量从何而来？ 为使导体棒保持速度为v的匀速运动，必须施加外力f0以克服洛仑兹力的一个分力f′＝－eu×B. 外力克服洛仑兹力的一个分量f′所做的功转化为感应电流的能量. 洛仑兹力起到了能量转化的传递作用，但前提是运动导体中必须有能自由移动的电荷. v - u u+v F f′ f f0 例 在空间均匀的磁场中 设 导线 ab 绕 Z 轴以 ? 匀速旋转 导线 ab 与 Z 轴夹角为 ? 求 导线 ab 中的电动势 解 建坐标如图 l O 方向从 a b 例 电流为I的长直载流导线近旁有一与之共面的导体ab，长为l.设导体的a端与长导线相距为d，ab延长线与长导线的夹角为θ，如图所示.导体ab以匀速度 v沿电流方向平移.试求ab上的感应电动势. 解　在ab上取一线元dl，它与长直导线的距离为r，则该处磁场