磁场变化产生感应电流定律法拉第指出实用教案

1、.1 法拉第电磁感应(dinc-gnyng)定律一.电磁感应(dinc-gnyng)定律1.现象(xinxing)Bvi 切割磁力线运动，产生感应电流。第1页/共21页第一页，共22页。磁场(cchng)变化，产生感应电流。第2页/共21页第二页，共22页。2.定律(dngl) 法拉第指出：不论什么原因使通过回路的磁通量发生变化，回路中均有感应电动势产生(chnshng)，其大小与通过此回路磁通的变化律成正比。t dd单匝线圈(xinqun)tNdd多匝线圈，相同 方向：规定方向：与B成右手螺旋。d0 0d 0 0与愣次定律比较。第3页/共21页第三页，共22页。2 动生电动势 动生电动势=E

2、非非dl非静电力是什么非静电力是什么(shn me)？非EBF vq-vl lB Bd)(上例为多少(dusho)？Blv第4页/共21页第四页，共22页。BS线圈线圈(xinqun)的动生电动势的动生电动势n = B S cosdtdNBSdtdNsin若线圈若线圈(xinqun)(xinqun)为匀速转动：为匀速转动： ，且，且 t = 0 = 0 t = 0 = 0 则则：ttNBSsinsin0感应感应(gnyng)(gnyng)电动势的极大值电动势的极大值 0 0若引出两根导线，见图：若引出两根导线，见图：则是发电机的转子。则是发电机的转子。ti电压、电流曲线。相位差？电压、电流曲线

3、。相位差？第5页/共21页第五页，共22页。3. 感生(n shn)电动势B变化变化(binhu)电动势分析F非：麦克斯韦(mi k s wi)提出：t dBdE涡涡旋电场：对处在其中的电荷有力作用，电力线闭合，非保守场。lEd涡tddstSdddB B第6页/共21页第六页，共22页。例例. .如图，求如图，求。dll d)(B BvrrIlBd2d0vvxLxIln20v负号的意义？取单位(dnwi)正电荷，位移dl则有：第7页/共21页第七页，共22页。例.如图，求线圈(xinqun)的。解：在线圈(xinqun)上取面元ds，如图：drds则：dS = bdr d = B dS =Bb

4、dr axxaxxrbrIrBbd2d0 xaxbIln20tIxaxbtcosln2dd00第8页/共21页第八页，共22页。二二. .涡电流涡电流(dinli)(dinli)块状金属块状金属(jnsh)处在交变磁场中或在磁场中运动时，在其体内会有感应电流产生，这种电流在金属处在交变磁场中或在磁场中运动时，在其体内会有感应电流产生，这种电流在金属(jnsh)体内自体内自成回路，称为涡电流，其强度一般很大。成回路，称为涡电流，其强度一般很大。高频感应冶金炉：利用涡电流的焦耳高频感应冶金炉：利用涡电流的焦耳(jio r)热进行冶炼。热进行冶炼。变压器的铁芯为何做成片状？变压器的铁芯为何做成片状？

5、3. 3. 自感与互感自感与互感一一. .自感现象自感现象 回路电流变化而在回路自身激起感应电动势的现象。回路电流变化而在回路自身激起感应电动势的现象。设回路电流为设回路电流为 I，则有：，则有：B I I = L I第9页/共21页第九页，共22页。L自感系数，取决于回路形状、周围自感系数，取决于回路形状、周围(zhuwi)介质。介质。)dddd(d)(ddtLItILtLItd若回路若回路(hul)、介质不变：、介质不变：tILdd “ “”的意义的意义(yy) ? L (yy) ? L 电磁惯性的量度电磁惯性的量度例例 计算长直螺线管的计算长直螺线管的 L。设管长为。设管长为l,半径为半

6、径为R，总匝数为，总匝数为N, , 充满充满的磁介质。的磁介质。B = n IN= N B S = N n I S = L IVnlNRlSNINL2222单位？单位？（H、mH）第10页/共21页第十页，共22页。I1I2二二. .互感互感(hgn)(hgn)1. 1.现象现象(xinxing)(xinxing)2. 2.互感电动势互感电动势 （设回路形状、位置（设回路形状、位置(wi zhi)(wi zhi)、介质不变。）、介质不变。）21= M21I1线圈线圈1 1在线圈在线圈2 2的磁通的磁通线圈线圈2 2在线圈在线圈1 1的磁通的磁通12= M12I2MM1212与与MM2121仅与

7、回路形状、位置、介质有关。仅与回路形状、位置、介质有关。且：且：M12 = M21tIMtdddd12121tIMtdddd212122112第11页/共21页第十一页，共22页。6 6 磁场磁场(cchng)(cchng)能量能量电磁(dinc)转换：IRtILdd两边(lingbin)乘以 I dt，再积分RdtILIdIIdt2 设 t = 0 时，I = 0 ; t = t0 时 ，I = I0I则有：tttRILItI02200d21d线圈储存的磁能闭合开关闭合开关第12页/共21页第十二页，共22页。2.磁能(cnng)密度以螺线管为例：222)(2121nBVnLIWm22212

8、HBm2.磁场(cchng)能量VmmVWd对任意(rny)磁场第13页/共21页第十三页，共22页。第第 十一十一 章章第14页/共21页第十四页，共22页。1 位移电流与磁场(cchng)的环路定理一.位移电流 如图，电容器充电：传导电流(chun do din li)在极板处中断，但磁场仍存在。IB电容器内的B由何产生(chnshng)？分析：电容器极板上， i = dq/dt = s d/dt 而而 E = /0 则：则： d= 0dEttEsieddd00d第15页/共21页第十五页，共22页。ted0d实质(shzh)是电通量的变化率。由此可见： B变化(binhu)E E变化(b

9、inhu)B二.安培环路(hun l)定理tIDdddl lH电位移通量的变化率，称为位移电流，磁效应与传导电流等效。第16页/共21页第十六页，共22页。2 麦克斯韦(mi k s wi)方程组 qsSD dtmddl dE E0dS SsBtIeddlH d 描述电磁场规律的方程组。预言了电磁波的存在。1886年由赫兹实验(shyn)证实。第17页/共21页第十七页，共22页。电磁波：变化(binhu)的电磁场在空间传播。1.产生：电磁振荡 见图：电磁能量相互转换，电路中产生周期性电流，电容器极板(j bn)内产生交变电磁场。3 电磁波 第18页/共21页第十八页，共22页。2. 2.发射

10、发射(fsh)(fsh)将将C C打开，即可发射打开，即可发射(fsh)(fsh)。见图：见图：C、L小，则发射(fsh)的电磁波频率较高。C：减小面积(min j)L：减小匝数第19页/共21页第十九页，共22页。3.性质：波源与波的频率相同。性质：波源与波的频率相同。 横波，横波，EB，且，且传播方向。传播方向。 波速：真空波速：真空(zhnkng)：光速。：光速。4.电磁波谱电磁波谱 见教材见教材P370图图1212第20页/共21页第二十页，共22页。感谢您的观看(gunkn)！第21页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总结.1 法拉第电磁感应定律。.1 法拉第电磁感应定律。3. 感生电动势。L自感系数，取决于回路形状、