大学物理第十五章电磁感应（PPT 精品）.pptVIP

第十五章 电磁感应 涡电流（涡流） 解: 电动势的方向由C指向D,D是高电势 大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。 铁芯 交 流 电 源 涡流线 冶炼难熔金属及特种 合金 家用电磁灶,电度表 例3 边长分别为a,b的矩形导体回路与无限长直导线 共面且矩形的一边与直导线平行。直导线中通有电流 ，当矩形线圈与速度 垂直离开 导线时，求任一时刻回路中的感应电动势。 解： 同时存在 可以分别计算动生电动势和感生电动势 由法拉第电磁感应定律求解： 第一项： 第二项： 15-4 自感和互感 一、自感现象 由于回路自身电流、回路的形状、或回路周围的磁介质发生变化时，穿过该回路自身的磁通量随之改变，在回路中产生感应电动势的现象。 不同线圈产生的自感现象的能力不同. 线圈中电流激发的穿过每匝的磁通近似相等称为自感磁通，记为 整个线圈是N匝相同的线圈串联，则整个线圈的自感电动势为： 令 称为自感磁链 自感磁链 L——自感系数，单位：亨利（H） 无铁磁质时，自感系数仅与线圈形状、磁介质及 N 有关. 注意 二、自感电动势 例1: 如图的长直密绕螺线管，已知 求其自感系数 L 充满介质且磁场分布的对称性 解： 自感磁链 例 2: 有两个同轴圆筒形导体，其半径分别为 和 ，通过它们的电流均为 ，但电流的流向相反. 设在两圆筒间充满磁导率为 的均匀磁介质， 求其自感 . 解: 两圆筒之间 如图在两圆筒间取一长为 的面 ，并将其分成许多小面元. 则 单位长度的自感为: 二、 互感现象 一个载流回路中电流变化，引起邻近另一回路中 产生感生电动势的现象 — 互感现象。 (1) 互感系数(M) 若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变， 周围无铁磁性物质。实验指出： 实验和理论都可以证明： (2）互感电动势： 例1. 如图所示,在磁导率为?的均匀无限大磁介质中, 一无限长直载流导线与矩形线圈一边相距为a,线圈共 N匝,其尺寸见图示,求它们的互感系数. 解: 互感为 磁通链数 例2: 两同轴长直密绕螺线管的互感 有两个长度均为l，半径分别为r1和r2（ r1r2 ），匝数分别为N1和N2的 同轴长直密绕螺线管.求它们的互感 . 设半径为 的线圈中通有电流 ，则 则穿过半径为 的线圈 的磁通匝数为 解: * 15-1 法拉第电磁感应定律 一.电磁感应现象 R 1 2 ε G m Φ 二、法拉第电磁感应定律 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. 国际单位制 韦 伯 伏 特 （1）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 磁通匝数（磁链） （2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为 感应电动势的方向 与回路取向相反 与回路成右螺旋 N S 三、楞次定律 (判断感应电流方向) 闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因(反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等)。 判定步骤分为三步. 判定方法 1、判明穿过闭合回路内外磁场的增加或减少趋势； 2、根据“增相反、减相同”的原则 确定感生磁场的方向； 3、按右手法则由感应电流磁场的 方向来确定感应电流的方向。 N S N S N S I I （1）稳恒磁场中的导体运动 ，或者回路面积变化、取向变化等 动生电动势 （2）导体不动，磁场变化 感生电动势 引起磁通量变化的原因 讨论: 电动势 + - I 闭合电路的总电动势 : 非静电的电场强度. 一、动生电动势 动生电动势是由于导体或导体回路在恒定磁场中 运动而产生的电动势。 15-2 动生电动势 动生电动势的成因 导线内每个自由电子 受到的洛仑兹力为: 非静电力 电子受的静电力 平衡时 此时电荷