12_1电磁感应定律_10_28.ppt

练习七 法拉第 MichaelFaraday 1791 1867 伟大的英国物理学家和化学家 他创造性地提出场的思想 磁场这一名称是法拉第最早引入的 他是电磁理论的创始人之一 于1831年发现电磁感应现象 后又相继发现电解定律 物质的抗磁性和顺磁性 以及光的偏振面在磁场中的旋转 电磁感应定律的发现 不但找到了磁生电的规律 更重要的是它揭示了电和磁的联系 为电磁理论奠定了基础 并且开辟了人类使用电能的道路 成为电磁理论发展的第一个重要的里程碑 一电磁感应现象 电磁感应现象 当回路磁通量发生变化时在回路中产生感应电动势的现象 其电流叫感应电流 关于磁通量的变化 二 楞次定律 2 表述 闭合回路中感应电流的方向 总是企图使感应电流本身所产生的通过回路中的磁通量 去补偿或反抗引起感应电流的磁通量的改变 1 作用 判定感应电流的方向 用楞次定律判断感应电流方向 用楞次定律判断感应电流方向 3 用楞次定律判别感应电动势 或感应电流 的步骤 C 用右手螺旋定则来确定感应电动势 或感应电流 的方向 B 用阻止变化的规律确定的方向 电源内部感应电动势与感应电流方向一致 违反能量守恒定律 不违反能量守恒定律 4 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 感应电流的结果总是与引起感应电流的原因相对抗 大量事实证明 不论何种原因 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 三电磁感应定律 说明 1 一 表示 i的方向 是楞次定律的数学表述 如何确定感应电动势的方向 选定回路的绕行方向 定回路的法线方向 与绕行方向成右手螺旋 判定以及的正负 2 通过回路任意截面的电量 若闭合回路的电阻为R 感应电流为 时间内 流过回路的电荷 通过某个截面的感应电荷只与磁通量的改变有关 发明磁通计 3 闭合回路由N匝密绕线圈组成 令 称为线圈的磁通链数 通过每个线圈的磁通量分别为 若线圈有N匝 各匝线圈通过的磁通相同 线圈中的感应电动势等于线圈磁链对时间的导数的负值 4 注意和说明 1 不论何种原因 B S cos 三者之中任一个量变化 都会产生 i 2 a 若回路闭合 则有Ii i b 若回路不闭合 则只有 i 无Ii 3 i方向 从低电位指向高电位 5 求 i 1 基本原理 法拉第电磁感应定律 方法有两种 a 先求大小 后用楞次定律判定 b 大小和方向全由法拉第电磁感应定律求出 2 解题步骤 法拉第电磁感应定律 a 任意规定一个正方向 b 确定法向n的方向 由n的方向确定 m及其变化率的正负 c 利用计算 解 建立坐标系oxy 1 约定 磁通正方向与感应电动势符合右手螺旋关系 2 求 分割成小面元dS 2 求 2 求 3 求 代入数值 2 求 已知 B Kt LV 求 例2均匀磁场与导体回路法线的夹角 600磁感应强度的大小B Kt K为常数 导线L且以速率V向右滑动 求回路中任一时刻的感应电动势 解 设右旋 可见 2 电动势分为两部分 一部分是由场变引起的 一部分由导线运动所引起的 3 利用求感应电动势的步骤 约定磁通与感应电动势右旋 找出 例3在通有电流I的长直导线附近 有一边长为2a的正方形线框 该线圈绕其中心OO 以角速度 旋转 转OO 与长导线间距离为b 如图所示 求线框中的感应电动势 I I 解 设右旋 通过线圈的磁通 为线圈在由电流I和线圈轴线OO 组成的平面内的线圈投影面积中的磁通 I 由图可知 解 根据法拉第电磁感应定律 t 2 i 31V 例4 如图 磁场方向与线圈平面垂直 且穿入纸面向内 设通过线圈回路的磁通量随时间的变化关系为求1 2s时 2 电阻R上的电流方向如何 由于磁通量随时间的增加而增大 由楞次定律可知 电流方向为逆时针方向 所以电流通过电阻时的方向为从左向右 例5 无线长直导线电流I I0sin t 求如图矩形线圈内的感应电动势 解 设向里的方向为法线方向 回路方向为顺时针方向 2 线圈转动时的最大感应电动势及该时位置3 由图示位置转1秒时 其内的感应电动势4