大学物理第31讲ch11-2(2011-6-14).pptVIP

* * 通 知 考试时间：7月4日 上午9：00~11：00 2.考试地点和分班情况： 75 X4154 75 X4153 人数 考试地点 学号 3. 答疑时间：7月2日、 7月3日 上午8：30-11：30；下午2：00- 5：00 答疑地点：X6220 4. 16周周五下午1：00~4：00可以购买作业答案。 § 11.1 电磁感应(续) 一、法拉第电磁感应定律 当通过闭合回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的时间变化率成正比。 穿过每匝线圈的磁通量 线圈匝数 磁通链数 （全磁通） 楞次定律 产生 的非静电力:洛仑兹力的一个分力. 二、动生电动势 磁场分布不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化所产生的感应电动势叫动生电动势 。 非静电力： 非静电场强：单位正电荷受到的非静电力。 闭合回路： （2）由法拉第定律求 如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。ε大小和方向可分别确定。 （1）由电动势定义求； 动生电动势的计算（两种方法） 非闭合回路： 例2、矩形线圈ABCD与载有电流I的长直导线共面并以速度v沿垂直于电流方向运动。（1）求线圈中感应电动势的表达式；（2）若I=5A、v=3m/s、b=20cm、a=10cm，求当x=10cm时线圈中感应电动势的大小和方向。 解：无限长直导线在线圈上的磁感应强度为： 选取面元dS=bdr； 通过面元的磁通量： 通过矩形线圈的磁通量： （2）若I=5A、v=3m/s、b=20cm、a=10cm，求当x=10cm时线圈中感应电动势的大小和方向。 由法拉第定律： 例3、载有电流I长直导线附近，放置一半圆环MeN与长直导线共面，端点MN连线与长直导线垂直。半圆环半径为b，圆心O与导线距离为a，设半圆环以速度v平行导线平移，求半圆环内感应电动势大小和方向以及MN两端的电压UM-UN。 解：连接MN构成闭合回路MeNoM，穿过回路磁通量不变。 半圆环中动生电动势大小为 方向由N指向M，即： 三、感生电动势 1、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 。 2 、产生感生电动势的非静电力。 思考：（1）是不是洛仑兹力？ ∴不是洛仑兹力 （2）会是什么力？ 静止电荷受力： ∴是电场力 这种电场不是静电场，而是由于磁场的变化引起的，称为感生电场。 静止电荷受力： 非静电力： 非静电场强： 由电动势定义： 由法拉第定律： 感生电场是非保守场 感生电场 环路定理 又：感生电场线闭合成环 感生电场是无源场。 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 静电场 感生电场 起源 电场线形状 电场线为闭合曲线 电场线为非闭合曲线 两种电场比较 保守场 非保守（涡旋） 不能脱离源电荷存在 可以脱离“源”在空间传播 作为产生 的非静电力，可以引起导体中电荷堆积，从而建立起静电场 . 性质 特点 对场中电 荷的作用 联系 静电场 感生电场 有源场 无源场 1） 电子感应加速器 （医疗，工业探伤，中低能粒子物理实验） 应用举例 2）电磁炉加热 电磁炉加热时炉体本身并不发热，在炉内有一线圈，当接通交流电时，在炉体周围产生交变的磁场当金属容器放在炉上时，在容器底部产生涡流电流，使容器发热，达到加热食物的目的。 应用举例 感生电场的计算： 已知半径R 的长直螺线管中电流随时间线性变化，电流的变化使使管内磁感应强度随时间增大，dB/dt=常量0，求感生电场分布。 解：建立如图所示直角坐标，由对称性分析作同轴圆柱形高斯面以及矩形回路，（详见P 321 证明） 只有以螺线管轴线为中心的圆周切向分量。 根据法拉第电磁感应定律，感生电场的方向与dB/dt的方向成右旋关系。 感生电场线是在垂直于轴线平面内，以轴线为中心的一系列同心圆。 以O为圆心，半径为r的圆周L为安培环路，逆时针方向为绕行正方向，L所围面积的正方向垂直纸面向外。 由感生电场环路定理： 注意： （1）只要有变化磁场，整个空间 就存在感生电场； （2）求感生电场分布是一个复杂问题，只要求本题 这种简单情况 . （2）由法拉第定律求 如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。ε大小和方向可分别确定。 （1）由电动势定义求；（适用于 已知或易求） 3、感生电动势的计算