第八章--电磁感应-电磁场1.ppt

本章内容,本章内容,教学内容：教学重点：教学难点：,本堂课要求,电动势的计算,电磁感应定律,法拉第电磁感应定律,动生电动势和感生电动势,第一节,电磁感应定律,电磁感应现象,法拉第的实验,几种典型实验,法拉第电磁感应定律,续上,如果闭合回路的电阻为R,那么根据闭合电路欧姆定律回路中的感应电流为：,利用上式及I=dq/dt，可计算在时间间隔内,通过回路的感应电荷为：,分别是t2,t1时刻穿过回路面积的磁通量,对于给定电阻R的闭合回路来说,如从实验中测出流过的电荷q,就可以知道回路内磁通量的变化.这就是磁强计的设计原理.,楞次定律,导体环,续,导体环,要求,，,第一节,动生电动势和感生电动势,动生电动势,切割磁力线,动生电动势的外来力是什么非静电力?,动生电动势公式,应用举例,例,由此可得金属棒上总电动势为,例1(P302)一根长为L的铜棒在磁感强度为B的均匀磁场中,以角速度在与磁场方向垂直的平面内绕棒的一端O匀速转动,如图所示,求棒中的感应电动势.,解：在铜棒上距O点为l处取线元dl,其方向沿O指向A,其运动速度的大小为v=l,显然、相互垂直,所以上的动生电动势为,例2(P302)导线矩形框的平面与磁感强度为B的均匀磁场相垂直,矩形框中还接了一个电阻R，一根质量为m长为l的导体棒以初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.,解：在某时刻导体棒上的动生电动势为,作用在导体棒上的安培力为,得,由牛顿第二定律,取积分,例3(P303)一半径为R1的薄铜圆盘,以角速度绕过盘心与盘面垂直的轴转动.轴的半径为R2，圆盘放在磁感强度为B的均匀磁场中,B与盘面垂直.有两个集电刷分别与圆盘的边缘与轴相连,试计算它们之间的电势差,并指出哪点电势高.,解：在铜盘沿径矢取线元dr,其动生电动势为,圆盘边缘与轴间电动势为,在铜盘取虚拟回路MLNOM,通过该闭合回路的磁通量为,设t=0时M与N重合,则,由法拉第电磁感应定律,动生电动势的方向由a指向c，即,例4如图所示,直角三角形导线框abc置于磁感应强度为B的均匀磁场中,以角速度绕ab边为轴转动,ab边平行于B,求各边的动生电动势及回路abc中的总感应电动势.,在bc边上,动生电动势的方向由b指向c，即,即,在ab边上,abc回路中的总感应电动势为,事实上,当导线框以ab为轴转动时,通过回路abc面积的磁通量始终为零，由法拉第电磁感应定律直接可知,总感应电动势为零.,感生电动势,时变磁场,是什么非静电力的作用?,导体并没有切割磁力线,为什么会产生电动势?,感生电场,(青年时代),续上,方向,感生电场和静电场的对比,和均对电荷有力的作用.,相同点：,不同点：,产生的源不同:静电场由静止电荷产生;感生电场是由变化的磁场产生.,性质不同:静电场是有源、保守场;感生电场是无源、非保守场,电场线不同:静电场的电场线不闭合；感生电场的电场线是闭合的.,解:,由题意可知,感生电场是轴对称的,根据,有,故,例5在半径R=0.1m的圆柱形空间中存在着均匀磁场B,B的方向与柱的轴线平行.若B的变化,求在r=0.05m处的感生电场的电场强度为多大?,例6在时间间隔(0,t0)中,如图所示长直导线通以I=kt的变化电流,方向向上,式中I为瞬时电流,k为常量,在此导线近旁平行且共面地放一长方形线圈,长为l,宽为a,线圈的一边与导线相距为d,设磁导率为的磁介质充满整个空间,求任一时刻线圈中的感应电动势.,解：长直电流产生的磁场为,线圈中面积元的磁通量为,由法拉第电磁感应定律,线圈中感应电动势的大小为：,线圈中总的磁通量为,根据楞次定律，为了反抗穿过线圈包围面积的垂直图画向里的磁通量的增加，线圈中感应电动势的绕行方向是逆时针的.,感应电动势的方向,电子感应加速器全貌,电子感应加速器的一部分,三、电子感应加速器,感应加速器,它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。射入其中的电子就受到这感应电场的持续作用而被不断加速。,四、涡电流,感应电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流,这种电流叫做涡流。,应用,感应加