15-电磁感应-1.ppt

1,Apoemtoyou,Itrytodomybesteachday,inmyworkandmyplay,IfIalwaysdomybest,Ineedntworryaboutatest.,ITry,2,第16章变化的电磁场,3,16.1电磁感应定律,(Faradayslawofelectromagneticinduction),一、电磁感应现象（1831年）,4,5,6,7,8,当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时,回路中就产生电流,这种现象叫电磁感应现象。,二、楞次定律(1834年),闭合回路中的感应电流有确定的方向,总是企图使它产生的通过回路所包围面积的磁通量,反抗引起感应电流的原磁通量的改变。,改变,感应电流,“反抗”的含义：,“增则反，减则同”,其本质是有感应电动势存在.,这种电流叫感应电流。,9,（相对运动、磁场变化、线圈变形等）。（简述为“效果反抗原因”）,是一种负反馈，是能量守恒定律的一种表现。,楞次定律也可表述为:,感应电流有确定的方向,总是企图使它产生的磁场反抗引起感应电流的原因,楞次定律实质：,10,三、法拉第电磁感应定律,电动势比电流更本质,1、定律内容：,11,约定:,与绕行方向成右螺关系,则回路的绕行方向,“-”是楞次定律的数学表示。,先任选回路绕行方向,回路的正法线方向,为电动势的正方向。,感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比,在SI制中写成等式为:,12,先选绕行方向,如图,俯视为逆时针方向,正法线方向竖直向上,磁铁向上运动,例：判断图中磁铁向上运动时感应电动势的方向。,用法拉第电磁感应定律确定的结果与楞次定律所确定的完全符合。,电动势方向为顺时针。,结论：,若磁铁向下运动呢？,13,2、回路包含多匝线圈时的情况:,N匝线圈串联：,磁链(magneticfluxlinkage),令,于是有,3、感应电流(inductioncurrent),R回路电阻,14,在t1t2内通过导线任一截面的感应电量为,测q可得到，,此即磁通计的原理。,四、感应电动势的分类：,回路动动生电动势动,磁场变感生电动势感,感应电流的方向与感应电动势的方向一致。,15,以匀强磁场中平面回路为例：,有3种简单情况：,感生电动势,动生电动势,动生电动势,(磁场变),(导线运动或回路变形),(回路转动),这种划分只有相对意义，动生与感生也可同时存在。,16,例:一半径为r2的电荷线密度为的均匀带电圆环,里边有一个半径为r1总电阻为R的导体环,两环共面同心r2r1,当大圆环以变角速度（t）绕垂直于环面的中心轴旋转时，求小环中的感应电流,其方向如何？,以逆时针为小环回路正方向,17,18,没电流！,有电流！,16.2动生电动势(motionalemf)(一),运动导线的动生电动势,导线（回路）运动，切割磁感线。,动生电动势从哪里来？,1、动生电动势的产生,19,方向用楞次定律或右手定则判断，,右手定则,手掌迎磁场，拇指沿运动方向，四指所指即方向。,平衡时，,导线ab相当于一个电源,a端为负极，b端为正极。,导线ab内部,I:ab.,20,2、动生电动势过程中的能量转化,外力做正功输入机械能，安培力做负功吸收它，同时感应电动势在回路中做正功又以电能形式输出这个份额的能量。,洛伦兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量。,21,3、动生电动势的一般表达式,电源电动势：,(内),非静电场强：,对动生电动势：,对一段运动导线：,对一小段（线段元）：,的方向为结果取正值的积分方向。,22,方向：ab.,与积分方向相反。,23,例：一长直导线中通电流I，有一长为l的金属棒与导线垂直共面。当棒以速度v平行于长直导线匀速运动时，求棒产生的动生电动势。,解：,24,例:求均匀金属棒在均匀磁场中旋转(转轴)产生的.,取微元dl,速率v=l,它产生的动生电动势为,整个金属棒产生的动生电动势为,方向:OA.,右手定则判断也可。,(转轴均匀),25,均匀金属棒在均匀磁场中旋转(转轴)产生的.,dt内棒转过d,扫过的面积为：,dt内磁通量的改变量为：,26,若金属棒与轴不，情形如何？,方向:OA.,若棒与轴