第13章 电磁感应A2-01教学课件.ppt

电动势方向的判断：在电源内部由低电势指向高电势。 磁场的能量 磁能密度： 法拉第电磁 感应定律 感应电动势 ① 动生电动势 ② 感生电动势 ③ 自感电动势 ④ 互感电动势 电磁感应 麦克斯韦方程组 1. 电场的高斯定理 2. 电场的环路定理—— 法拉第电磁感应定律 静电场：E1 D1； 感生电场 E2 D2 自由电荷电量 3. 磁场的高斯定理 4. 全电流安培环路定理 四个方程构成麦克斯韦电磁场理论的积分形式 本章教学要求 第十三章 电磁感应 会利用 计算非匀强磁场中直导体棒平动时 的电动势，并会判断导体棒两端电势的高低。 能准确理解法拉第电磁感应定律，会计算感应电动势。 会计算非匀强磁场中通过线圈的磁通量和电动势。 会计算自感电动势。 理解互感系数的物理意义，会判断互感系数是否为零。 能准确理解麦克斯韦两个假说的物理意义。 能准确理解麦克斯韦对电磁学的贡献。 * 本节主要内容 §13-3 感生电动势 感生电场 1 理解感生电动势的本质 3 了解有旋电场的概念 2 掌握感生电动势的计算 电磁感应现象可归为两类： 动生电动势 感生电动势 讨论 开关的打开和闭合均能使附近静止的回路产生感应电流。 一类是磁场保持不变， 导体回路或导体在磁场中运动 另一类是导体回路不动， 磁场随时间发生变化 G 一、感生电动势 一个静止的导体回路，当它周围的磁场发生变化时，穿过它的磁通量也会发生变化，在回路中产生感应电动势，称为感生电动势。 麦克斯韦提出感生电场的假设： ③感生电场施于电荷上的力就是引起感生电动势的非静电力。 ①变化的磁场在其周围会激发一种电场，称为感生电场。 ②这种变化电场的电场线是闭合的，也称涡旋电场，用 表示。 1. 静电场由静止电荷激发； 感生电场由变化的磁场激发。 3. 静电场是保守场；感生电场不是保守场。 共同点：静电场、感生电场对电荷都有作用力。 2. 静电场的电场线起于正电荷，终于负电荷； 感生电场的电场线是闭合的。 变化的磁场总是在空间激发电场，与空间是否存在导体回路无关。在自然界中存在着两种以不同方式激发的电场，所激发电场的性质也截然不同。 讨论 区 别 关于感生电场的进一步分析和讨论 讨论 线圈不动，因此没有自由电子随导线做定向运动， 所以，由磁通量的变化所引起的电场不是静电场。 导体中自由电子无规则热运动而使洛仑兹力的方向杂乱无章，故线圈中的感生电动势与洛仑兹力无关。 实验表明，只要存在变化的磁场，在空间静止的电荷也会受到力的作用，并在此作用下被加速，这些都是洛仑兹力办不到的。 产生感生电动势的非静电力是来自感生电场， 它本质上是电场力。 产生感生电动势的非静电力的特征 ——感生电场对电荷的作用力分析 感生电动势 设变化磁场激发的感生电场强度为　 则在导体回路上产生的感生电动势为 如果回路是静止的(即 不变) 线的绕行方向与所围的 的方向构成左螺旋关系。 在感应电场中电磁感应定律可写成 式中 为感应电场的电场强度。此式表明： (A) 闭合曲线 L上 处处相等 (B) 感应电场是保守力场 (C) 感应电场的电场强度线不是闭合曲线 (D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念 例题 如图所示，两条平行长直导线和一个矩形导线框 共面,且导线框的一个边与长直导线平行，它到两长直导线的距离分别为r1、r2。已知两导线中电流都为 ，其中I0和 为常数，t为时间。导线框长为a宽为b。求导线框中的感应电动势 a b r1 r2 I o x I 两导线在 x 处 产生的磁场为： 选顺时针方向为正 例题 (1) 如i＝I0，求ab中的感应电动势。ab两点哪点电势高? 如图，长直导线中电流为i，矩形线框abcd与长直导线共面，且ad∥AB，dc边固定，ab边沿da及cb以速度 无摩擦地匀速平动。t＝0时，ab边与cd边重合。求： A B i l0 l1 l2 a b c d 解（1）建立坐标， x处的磁场为 沿ab方向 x (2) 如 ，求ab边运动到 位置时线框中感应电动势 例题 (2) 以abcda为回路正方向，其中 l2＝vt 本节主要内容 §13-4 自感和互感 1 了解自感和互感的现象 2 会计算简单的自感和互感 由于回路中电流产生的磁通量发生变化，而在自己回路中激发感应电动势的现象叫做自感现象，这种感应电动势叫做自感电动势。 一、自感电动势 自感 合上开关K，灯泡慢慢变亮； 打开开关K，灯泡慢慢变暗。 只与回路的大小、形状、匝数以及周围磁介质有关。 等于回路中的电流为单位电流时， 穿过回路