电磁感应1概要.ppt

* The future is something which everyone reaches at the rate of sixty minutes an hour,whatever he does,whoever he is. 未来是这样一件东西，每个人都以每小时六十分钟的速度朝它走去，不管他做什么，也不管他是谁。 §16.1 电磁感应定律 ( Faraday?s law of electromagnetic induction) 一、电磁感应现象（1831年） 当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时,回路中就产生电流,这种现象叫电磁感应现象。这种电流叫感应电流,其本质是有感应电动势存在。 二、楞次定律(1834年) 闭合回路中的感应电流有确定的方向,总是企图使它产生的通过回路所包围面积的磁通量, 反抗引起感应电流的原磁通量的改变。 改变 感应电流 反抗 “反抗”的含义： “增则反，减则同” 楞次定律也可表述为:感应电流有确定的方向,总是企图使它产生的磁场反抗引起感应电流的原因（相对运动、磁场变化、线圈变形等）。（简述为“效果反抗原因”） 外力（克服斥力 或引力）作功 磁铁 移动 产生感 应电流 焦耳热 楞次定律实质：是一种负反馈，是能量守恒定律的一种表现。 自然界和人类社会存在两种反馈： 正反馈：破坏平衡 雪上加霜 锦上添花 负反馈：抗拒变化，维护平衡 “富益富，贫益贫” “哪里有压迫，哪里就有反抗” “价格围绕价值上下波动” 三、法拉第电磁感应定律 感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比,在SI制中写成等式为: 约定: 先任选回路绕行方向,回路的正法线方向与绕行方向成右螺关系,则回路的绕行方向为电动势的正方向。 “-”是楞次定律的数学表示。 （此公式1845年由诺埃曼给出） 1、定律内容： 电动势比电流更本质 先选绕行方向,如图,俯视为逆时针方向 正法线方向竖直向上, 磁铁向上运动, 例1.判断图中磁铁向上运动时感应电动势的方向。 用法拉第电磁感应定律确定的结果与楞次定律所确定的完全符合。 电动势方向为顺时针。 结论： ︿ ︿ ▲若磁铁向下运动呢？ 2、回路包含多匝线圈时的情况: N 匝线圈串联： Ψ——磁链(magnetic flux linkage) 令 于是有 若 则 3、感应电流(induction current) R——回路电阻 在 t1—t2内通过导线任一截面的感应电量为 测q 可得到?Ψ ， 此即磁通计的原理。 四、感应电动势的分类： 回路动→动生电动势?动 磁场变→感生电动势?感 感应电动势 感应电流的方向与感应电动势的方向一致。 ▲以匀强磁场中平面回路为例： 有3种简单情况： 感生电动势 动生电动势 动生电动势 (磁场变) (导线运动或回路变形) (回路转动) 这种划分只有相对意义，动生与感生也可同时存在。 N S 切割磁感线 S N 没电流！ 有电流！ I §16.2 动生电动势(motional emf)(一) ——运动导线的动生电动势 导线（回路）运动，切割磁感线。 动生电动势从哪里来？ 1、动生电动势的产生 方向用楞次定律或右手定则判断，如图。 右手定则： 手掌迎磁场，拇指沿运动方向，四指所指即ε方向。 a b L x I a b ? - + + + + - - - - 平衡时， 导线ab内部，φb φa,但I由 a → b. ∴导线ab相当于一个电源，a端为负极，b端为正极。 结论：洛仑兹力（为非静电力）是产生ε的原因。 2、动生电动势的一般表达式 电源电动势： (内) 非静电场强： 对动生电动势： 对一段运动导线： 对一小段（线段元）： ε的方向为结果取正值的积分方向。 a b L ε方向：a → b. 与积分方向相反。 例2.求均匀金属棒在均匀磁场中旋转(转轴∥ )产生的ε. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ω 取微元dl，速率v= ωl.它产生的动生电动势为 整个金属棒产生的动生电动势为 ε方向:O →A. 右手定则判断也可。 O A L 固定 l dl *