大学物理上-电磁感应-1(华科).ppt

第八章电磁感应 下周四一起交最后一次作业周六下午可核对缺作业次数 尽快补齐缺的业 回顾 磁介质 1 介质的磁效应 顺磁质 抗磁质 固有磁矩 附加磁矩 在外磁场中 2 有介质时的环路定理 铁磁质的磁性 磁畴理论 2 解题一般步骤 由I传 对称场有磁介质时 只需将 B 中的 o 即可 例 无限长螺线管内的磁场 无限长螺线管内充满介质时 演示实验 巴克豪森效应 2 铁磁质的磁化 高斯计 通电流 高斯计 B b 晶粒磁取向趋于与H同向 a 畴壁移动 与H同向的磁畴增大 可逆 B的变化落后于H 从而具有剩磁 磁滞效应 每个H对应不同的B与磁化的历史有关 1 起始磁化曲线 2 剩磁Br 饱和磁感应强度BS 3 矫顽力Hc 2 磁滞回线 3 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高 磁滞损耗 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比 为什么会出现这些现象 可证明 4 当温度升高到足够高时 热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则排列 在临界温度 相变温度Tc 时 铁磁质完全变成了顺磁质 这个温度就是居里点Tc CuriePoint 如 铁为1040K 钴为1390K 镍为630K 5 1 软磁材料 r大 起始磁化率大 饱和磁感应强度大 适用于变压器 继电器 电机 以及各种高频电磁元件的磁芯 磁棒 4 3 铁磁质的分类 特点 矫顽力 Hc 小 磁滞回线的面积窄而长 损耗小 HdB面积小 易磁化 易退磁 纯铁 坡莫合金 Fe Ni 硅钢 铁氧体等 如 2 硬磁材料 钨钢 碳钢 铝镍钴合金 矫顽力 Hc 大 剩磁Br大磁滞回线的面积大 损耗大 适用于做永磁铁 耳机中的永久磁铁 永磁扬声器 6 3 矩磁材料 Br BS Hc不大 磁滞回线是矩形 用于记忆元件 锰镁铁氧体 锂锰铁氧体 当 脉冲产生H Hc 使磁芯呈 B态 则 脉冲产生H Hc使磁芯呈 B态 可做为二进制的两个态 7 稳恒电磁场 生 生 生 电荷 运动电荷 磁场 磁场 磁 电 磁石 电场 静电场 稳恒磁场 8 第八章电磁感应 第1节法拉第电磁感应定律 第2节感应电动势 第3节互感与自感 第4节磁场的能量 Electromagneticinduction 第5节麦克斯韦方程组 9 一 电磁感应 电磁感应现象 法拉第的实验 为获得强磁场 电池组用到120个电瓶 i i i 10 的共同因素 导体回路中的磁通量发生变化 导体回路中电流从何而来 问 演示 电动势 11 电磁感应的实质是产生感应电动势 二 法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律 其中 i为回路中的感应电动势 1 电磁感应定律 实验总结 回路中的感应电流 注 以下 B简写为 12 1 任一回路中 其中B S有一个量发生变化 回路中就存在 i 2 表示感应电动势的方向 i和 都是标量 方向只是相对规定的回路绕行方向而言 例如 i与假定方向相反 若 若 i与假定方向同向 则 i 0 则 i 0 L L 13 楞次定律 闭合回路中 感应电流总是使它激发的磁场去阻碍引起闭合回路中磁通量的变化 顺时针方向 逆时针方向 3 感应电动势的方向可直接用楞次定律判断 例如 L L 14 2 电磁感应定律的一般形式 若回路由N匝线圈组成 若 1 2 N 则 其中 1 2 N回路的总磁通匝链数 回路中的感应电流 从t1 t2时间内 通过导线任一横截面的电量 若已知N R q 便可知 若将 1定标 则 2为t2时回路的磁通量 全磁通 磁通计原理 例1 长直导线通有电流I 在它附近放有一矩形导体回路 求 1 穿过回路中的 2 若I kt k 常数 回路中 i 3 若I 常数 回路以v向右运动 求 i 4 若I kt 且回路又以v向右运动时 求 i 解 设回路绕行方向为顺时针 1 2 I kt时 在t时刻 逆时针方向 r 距导线r处取一窄条dr 窄条面上的磁通为 Bldr 则 9 3 任意t时刻回路的磁通量 顺时针方向 a vt b vt 10 例1 求 3 若I 常数 回路以v向右运动 求 i 4 若I kt 且回路又以v向右运动时 求 i 解 4 综合 2 3 t时刻回路的磁通量为 i 0 同向 i 0 反向 4 电源电动势 Q Q i 提供非静电力的装置 电源 A 将q从负极移到正极F非做的功 则电源的电动势为 从场的观点 引入 等效非静电场的强度 电源的电动势 或 对闭合回路 18 感应电动势 i内是什么力作功 的变化方式 导体回路不动 B变化 感生电动势 导体回路运动 B不变 动生电动势 i为回路中载流子提供能量 它们产生的微观机理是不一样的 电磁感应的实质是产生感应电动势 19 二 1 动生电动势 B不变 导体回路运动 1 产生动生电动势的机制 1 等效非静电场Ek 导线L在外磁场中运动时 L内自由电子受到磁场力作用 定义非静电场 方向 2 动生电动势定义 动 20 动生电动势的非静电场 但是 矛盾 动的出现是什么力作功呢 f洛不作功 3 谁为回路提供电能 2 一般情况下动生电动势的计算 当 注意 可见 动生电动势只出现在运动的导体上 21 电子同时参与两个方向的运动 方向 随导体运动 方向 电子漂移形成电流 总洛仑兹力 b f1 f2 u V F 总洛仑兹力不作功 即 显然 f1作正功 即非静电力Ek作功 f2作负功 要使棒ab保持v运动 则必有外力作功 即 结论 外力克服洛仑兹力的一个分力做功 由另一分力转化为回路中的电能 22 解法一 由定义 方向 解法二 用法拉第定律 顺时针方向 例2 在均匀磁场B中 金属杆ab沿导体框向右以v运动 如图 60o 且dB dt 0 求其上的 i 此电动势只出现在ab杆上 23 例3 金属杆oa长L 在匀强磁场B中以角速度 反时针绕o点转动 求杆中感应电动势 解法一 方向 根据法拉第电磁感应定律 解法二 任意时刻通过扇形截面的磁通量 根据动生电动势定义取微分元 o a a 24 举一反三 1 半径为R的金属圆盘以 转动 求中心与边沿的 2 以下各种情况中 a b c d 25 本节重点 1 掌握法拉第电磁感应定律及物理意义 并会计算感应电动势和判断方向 2 理解动生电动势 并会计算一些简单几何形状的导体在磁场中运动的电动势 作业 8T1 8 保证了电磁现象中的能量守恒与转换定律的正确 并且也确定了电磁 永动机 是不可能