大学物理下第十二章电磁感应.ppt

（electromagnetic induction） 法拉第（Michael Faraday) 1791-1867, 英国物理学家和化 学家. 1820年奥斯特发现 电 磁 当时物理学家就想 磁 电？ 法拉第以精湛的实验和敏锐 的观察力，经十年努力于1831 年首次观察到电流变化时产生 的感应现象，接着做了一系列 的实验，以揭示感应现象的奥 秘。 1845年诺埃曼给出电磁感 应定律的数学公式。 1、 电磁感应的基本现象 感应电流与N-S的 磁性、速度有关 与有无磁介质、开关 速度、电源极性有关 一、电磁感应的基本定律：法拉第定律和楞次定律 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 穿过线圈所包围面积内的磁通量发生变化时，在 回路中将产生的电流，该电流称为感应电流（ induction current），这种现象称为电磁感应（ electromagnetic induction）。 实验表明 电流存在电动势 2、 法拉第电磁感应定律 （Faraday law of electromagnetic induction） 单位:1V=1Wb/s 与 L 反向 与L 同向 电动势方向: 导体回路中的感应电动势 的大小与穿过导 体回路的磁通量的变化率成正比. N 负号表示感应电动势总 是反抗磁通的变化 3、楞次定律 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. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 楞次定律是能量守恒定律的一种表现 维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服 安培力做功转化为焦耳热. 机械能焦耳热 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 否则只需一点力开始使导线移动，将有无限大 的电能出现，不符合能量守恒定律！ 减速运动静止 外力 例1、 在匀强磁场中, 置 有面积为 S 的可绕轴转动 的N 匝线圈 . 若线圈以角速 度 作匀速转动. 求线圈 中的感应电动势. 解 设t=0时, 与 同向 , 交流电. 例2、一矩形截面的螺绕环，如图所示，共有N匝，若 通有电流 I=I0sint, 试求螺绕环中感应电动势的大小. 解： 习题册四 p12 8 x i R r 方向与大环相同 例3、 用感应电动势测铁磁质中的磁感应强度 冲击电流计的最大偏转 与通过它的电量成正比 铁磁样品做的环 若S表示环的截面积 当合上N1线圈的开关，电流增大 ，它在铁环中的磁场增强，在N2 线圈中有感应电动势产生。 N2 线圈的总电阻是R，产生的电流为： 最初： 导线 连导线： 稳恒电流产生的条件： 有自由运动的电荷 导体两端有恒定的电势差 非电场力q ( U 低 U高 ） 电场力q AB ( U高U低 ） + 电源：提供非静电力的装置. 4、 电源 电动势 非静电场强： 非静电力： 非静电力的功： 电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非 静电力所做的功. 整个回路的功： * * 正极 负极 电源 + _ 电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内 部移至正极时非静电力所作的功. 引起磁通量变化的原因 1）稳恒磁场中的运动导体（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 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 设杆长为 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1、动生电动势 动生电动势的非静电力场 洛伦兹力 - - - + 时, 形成稳定的电势差 二、两种感应电动势 非静电力场强 解 例1 l 长 的铜棒在的均匀磁场B中,以角速度绕棒的一 端O转动，求铜棒两端的感应电动势. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + O P 方向: O P 若运动导体处在非均匀的磁场中,或导体上每一点 的运动速度不一样,? 即 法拉第电机，设铜盘的半径为 R，角速度为。 可视为无数铜棒一端在圆心， 另一端在圆周上，即为并联，因 此其电动势类似于一根铜棒绕其 一端旋转产生的电动势。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + O P + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + O P ab v I 例2、直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁力线 运动。求：动生电动势。 r C D 方向：CD 解: 2、感生电动势 Maxwell 的假说： 变化的磁场在其周围空间激发一种电场，它 提供一种非静电力能产生 。这电场叫做感生 电场。 感生电场（induced electric field) 法拉第电磁感应定律电源电动势的定义 运动电荷变化电场磁场 感生 电场（induced electric field) 1)