电磁感应-动生(学生).ppt

第八章 电磁感应 电磁场,8-1 电磁感应定律,8-2 动生电动势和感生电动势,8-3 自感和互感,8-5 磁场的能量,8-6 位移电流 麦克斯韦方程组,第八章 电磁感应 电磁场,电 流,磁 场,一、电磁感应现象的发现,？,8-1 电磁感应定律,电磁感应现象：,1. 运动的磁铁；,2. 接通或断开初级线圈的电流.,3. 导线切割磁感应线.,变化的电流；,在磁场中运动的导体。,当通过一个闭合导体 回路所包围面积内的磁通量发生变化时，回路中就会产生 感应电流。,结论：,线圈内磁场变化,导线或线圈在磁场中运动,电磁感应现象产生的原因：,二. 法拉第电磁感应定律,感应电流,电源的作用：,感应电动势,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.,(2) 对N匝线圈,磁链,注 意：,(1) 负号表示感应电流的方向应遵守楞次定律,三. 楞次定律 闭合的导线回路中所产生的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗引起感应电流的磁通量的变化。,楞次定律是能量守恒定律的一种表现,例1. 交流发电机：如图，在均匀磁场中，放有面积为S的可绕OO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。,转动时磁通量随时间变化。,为B与线圈法向矢量间的夹角,如果线圈为N匝, 则有,-交流电,解：取面积元dS =l1dx, 电流 i在面积元处的磁场：,感应电动势的方向: 根据楞次定律判断,例. 在无限长直载流导线旁放一矩形线圈，可以采取哪些方法，使导线框中的感应电动势不为0？判断感应电流的方向?,参考书上思考题8-2,思 考,线圈内磁场变化,导线或线圈在磁场中运动,两类实验现象,感应电动势,感生电动势,动生电动势,8-2 动生电动势和感生电动势,电动势,非静电力,a,b,一、动生电动势,1. 动生电动势的成因-洛伦兹力,自由电子受洛伦兹力,-,当洛伦兹力和电场力平衡时：,洛伦兹力是产生电动势的非静电力。,-,2. 动生电动势的一般公式,已知:,求:,解：导线上各点的速度相同，磁场是均匀场,y,x,例3A 有一导体棒，在垂直于磁场的平面内匀速运动，求感应电动势的大小和方向。,例3B: 有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。,求：动生电动势。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,已知：,作辅助线，形成闭合回路。,解：方法一,方向：,利用：,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,解：方法二, 利用动生电动势的公式积分,方向：,例4 如图，长为L的铜棒在磁感应强度为B的均匀磁场中，以角速度绕O轴转动。,求：棒中感应电动势的大小和方向。,方法1：利用动生电动势的公式积分,o,方向: AO,A,方法二,利用法拉弟电磁感应定律，,OC、CA段没有动生电动势(因为固定不动),作辅助线，形成闭合回路OACO.,A,C,负号表示方向沿AOCA,例5 一导线矩形框的平面与磁感强度为 的均匀磁场相垂直.在此矩形框上,有一质量为 m 长为l 的可移动的细导体棒 MN ; 矩形框还接有一个电阻R ,其值较之导线的电阻值要大得很多.若开始时,细导体棒以速度 沿如图所示的矩形框运动, 试求棒的速率随时间变化的函数关系.,且由,棒中,方向沿 轴反向,棒的运动方程为,则,计算得棒的速率随时间变化的函数关系为,例6 一直导线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。,a,b,I,方向,方法1：利用动生电动势的公式积分,方法2：利用法拉弟电磁感应定律，,作辅助线，形成闭合回路CDEF,方向,书例 3 圆盘发电机 ， 一半径为R1的铜薄圆盘，以角速率 ，绕通过盘心垂直的金属轴 O转动 , 轴的半径为R2，圆盘放在磁感强度为 的均匀磁场中, 的方向亦与盘面垂直. 有两个集电刷a，b分别与圆盘的边缘和转轴相连.试计算它们之间的电势差，并指出何处的电势较高.,解： （方法一）动生，,因为 ，所以不 计圆盘厚度.,如图取线元dr,圆盘边缘的电势高于中心转轴