大学物理课件：第十章.docVIP

第PAGE \* Arabic 1页 共NUMPAGES \* Arabic 2页第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 大学物理课件：第十章 第十章 变化电磁场的基本规律 一、基本要求 1．掌握法拉第电磁感应定律。 2．理解动生电动势及感生电动势的概念，本质及计算方法。 3．理解自感系数，互感系数的定义和物理意义，并能计算一些简单问题。 4．了解磁能密度的概念 5．了解涡旋电场、位移电流的概念，以及麦克斯韦方程组（积分形式）的 物理意义，了解电磁场的物质性。 二、基本内容 1. 电源的电动势 在电源内部，把单位正电荷由负极移到正极时，非静电力所做的功 为作用于单位正电荷上的非静电力，电动势方向为电源内部电势升高的方向。 2．法拉第电磁感应定律 当闭合回路面积中的磁通量随时间变化时，回路中即产生感应电动势： i 方向由式中负号或楞次定律确定。该定律是电磁感应的基本规律，无论是闭合回路还是通过作辅助线形成闭合回路，只要能够求出该回路所围面积的磁通量，就可以应用定律得到该回路中的感应电动势。自感、互感电动势也是该定律的直接结果。 3．.动生电动势 动生电动势是导体在稳恒磁场中运动而产生的感应电动势，它的起源是非静电场力——洛伦兹力，其数学表达式为 i 或 ab 式中，动生电动势方向沿（）方向。 如ab0，则Va0，由楞次定律i0，回路感应电流的方向为顺时针方向（俯视）。 10-5 如图所示，一个半径为，电阻为的刚性线圈在匀强磁场中绕轴 以转动，若忽略自感，当线圈平 题10-5图 面转至与平行时，求：（1）AB、AC各等于多少？（注意）（2）确定两点哪点电势高？两点哪点电势高？ 解：（1）在圆弧CA某点上取一线元，方向如图，与的夹角为，线元因切割磁力线而产生的动生电动势i 又 所以 I- 间任一段由~的圆弧的动 生电动势 题10-5图 i 故 BA CA （2） 由（1）知CA0，则i方向为ADCBA顺时针绕向。 （2）回路沿轴正向运动，， 时， 时， 矩形回路在时刻的磁通量 = = i i方向为ADCBA （3）回路绕轴以匀速转动。设回路平面与轴夹角为， 在回路中取面积元，与轴相距为， 通过面积元的磁通量 题10-6（b）图 矩形回路的磁通量 感应电动势 i = 方向为ABCDA 10-7 如图所示，一长直导线通有电流，其附近有正方形线圈，线圈绕轴以匀角速旋转，转轴与导线平行，二者 题10-7图 相距为，且在线圈平面内与其一边平行并过中心，求任意时刻线圈中的感应电动势。 解：设时，线圈与直导线在同一平面。时，线圈转过角度（如图）此时通过线圈的磁通量等于通过宽为高为与直导线共面的线圈的磁通量，设点点到直导线距离分别为 = i = 题10-7（a）图 题10-7（b）图 10-8 如图所示，质量为、长度约为的金属棒由静止开始沿倾斜的绝 缘框架下滑，设磁场竖直向上，求棒内的 动生电动势与时间的函数关系，不计棒与 题10-8图 框架的摩擦。如果棒（金属）是沿光滑的 金属斜框架下滑，结果有何不同？提示： （回路中将产生感应电流，并设回路电阻为常量考虑）。 解：（1）金属棒所受重力加速度沿斜面方向的分量为