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 A O 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