第08章 电磁感应01-电磁感应、动生感生电动势.ppt

* 英国物理学家和化学家。 他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的。 他是电磁理论的创始人之一，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转。 法拉第 Michael Faraday 1791-1867 * 第八章 电磁感应与电磁场 8.1 法拉第电磁感应定律 8.2 动生电动势 感生电动势 8.3 自感与互感 8.4 磁场的能量 8.5 麦克斯韦电磁理论简介 * 一、电磁感应现象 §8.1 法拉第电磁感应定律 电流强度的方向和大小与磁铁和线圈的相对运动方向以及相对运动速度大小有关。 * 感应电流强度的大小和方向与载流导线的相对运动方向以及相对运动速度大小有关。 * 当闭合线圈内的磁通量发生变化时，在闭合线圈内就会产生感应电流。 电磁感应：闭合回路的磁通量发生变化时，在该回路中产生感应电流(电动势)的现象。 * 当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。 二、法拉第电磁感应定律和楞次定律 若上述公式中各个物理量取国际单位制，则 k=1,于是 法拉第电磁感应定律 * （2）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 磁通匝数（磁链） （3）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为 时间内，流过回路的电荷 说明： （1）“—”号的物理意义 N * N S 三、楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流方向，总是使它自己所激发的磁场阻止引发感应电流的磁通量的变化。 * N S 用楞次定律判断感应电流方向举例 N S * 第八章 电磁感应与电磁场 8.1 法拉第电磁感应定律 8.2 动生电动势 感生电动势 8.3 自感与互感 8.4 磁场的能量 8.5 麦克斯韦电磁理论简介 * （1）磁场和导体之间存在相对运动 动生电动势 （2）磁场中导体不动，磁场随时间变化 感生电动势 §8.2 动生电动势 感生电动势 引起磁通量变化的原因—— 一、动生电动势 动生电动势的非静电力来源于洛仑兹力 a L b l * a L b l 对于闭合导体回路—— * 解： 例1 一长为 的铜棒在磁感强度为 的均匀磁场中，以角速度 在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动，求铜棒两端的感应电动势。 （点 P 的电势高于点 O 的电势） 方向 O P P * 例2 一导线矩形框的平面与磁感强度为 的均匀磁场相垂直。在此框上，有一质量为 长为 的可移动的细导体棒 ; 矩形框还接有一个电阻 ，其值较之导线的电阻值要大得很多。若开始时，细导体棒以速度 沿如图所示的矩形框运动，试求棒的速率随时间变化的函数关系。 解： 棒所受安培力 方向沿 轴反向。 + + + + + + 如图建立坐标， 棒中 指向： * 方向沿 轴反向 棒的运动方程为 则 计算得棒的速率随时间变化的函数关系为 + + + + + + * 二、感生电动势 感生电场 闭合回路中的感应电动势 产生感生电动势的非静电场 感生电场 麦克斯韦假设：即使空间不存在导体回路，变化的磁场也能在其周围空间激发一种电场，这个电场叫感生电场，又称涡旋电场，用 表示。 * 则由电动势的计算式，有闭合回路中的感生电动势为： 故： 静电场 Electriostatic Field 空间总的电场: ——电磁学基本方程式 * 感生电场是非保守场 和 均对电荷有力的作用。 感生电场与静电场 静电场是保守场 静电场由电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生。 静电场电力线不可构成闭合回路；感生电场电力线为 闭合回路。 * 解:分别考虑动生电动势和感生电动势 AC: C?A BD: D?B 例3 如图，已知无限长载流直导线中通有电流I=I(t)，与其共面的矩形导体线框以速度 垂直于载流直导线向右运动，求矩形导体线框中的感应电动势 a b c A B C D I 方向:C?A ?B ?D * a b c A B C D I 矩形框的法线方向为垂直向内（ C?A ?B ?D ） * *