电磁感应复习提纲资料

1、知识点电磁感应1. 电磁感应现象：2. 楞次定律：闭合回路中产 生的感应电流具有确定的 方向，它总是使感应电流 所产生的通过回路的磁通 量，去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量的变 化。3. 法拉第电磁感应定律：通 过回路所包围的磁通量发 生变化时产生的感应电动 势与磁通量对时间的变化 率成正比。£ i = d /dt（£ i = dY /dt, W =N ）;电动势1. 电动势2. 动生电动势及计算方法A -；i（v B） dl3. 感生电动势及计算方法£ i = d / d t=- $ B ：t dS两种电动势的计算方法：解；见例例2 :在匀强磁场B中，长 于B

2、的平面内转动，角速度为 解：方法-A（1）直接由定义计算；（2）由法拉第电磁感应定律求（动生电动势）：方向由RvBdl-0O（v B） dl 二R的铜棒绕其一端 0在垂直-,求棒上的电动势。v B判断RBR2r Bdl 二29 R /方法二：法拉第电磁感应定律；方向由楞次定律判断 在dt时间内导体棒切割磁场线（扫过的面积）1 2 d日12=一 BR =一 BR 灼2 dt2dt-1 R2d B2变化的电场和变化的磁场说明和典型例题说明一1:感生电荷量q：如果闭合回路的电阻R，通过导线任一界面的感生电荷量 为t2qi= t hdt=（1/R）（ i2）;说明2:感应电流产生的条件感应电流产生的条

3、件：凡是谈及感应电流，一般都是对闭合的导体回路而言。这里一定要抓住磁通量的变化，不管这种变化是外界引起的还是回路本身运动、形变、电流变化引起的，只有在磁通量变化的过程中才有感应电流。说明3:感应电动势与回路是否闭合、导体是否存在无关。例1：尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中， 通以相同变化率的磁通量， 则环中：（A）感应电动势不同，感应电流不同 （B）感应电动势相同，感应电流相同 （C） 感应电动势不同，感应电流相同.|（D） 感应电动势相同，感应电流不同 说明4:感应电动势的方向（具体见例）电磁感应定律是电动势与磁通量变化率的关系，实验测得电动势的方向与磁通量变化率正值方向成左手关系，当转换

4、成右手关系是发现：大拇指指向磁通量变化率正值方向，四指绕行方向所得到的电动势方向与实验测得相反，于是负号修正。 根据此思想，可衍生以下几种方式判断方向的方法：（1）右手大拇指指向磁通量变化率负值方向，四指绕行方向即电动势（电流）方向。（这就是 楞次定律,感应电流就是要产生负磁通量变化率来试图抵消 线圈中的正值磁通量变化率或者产生正磁通量变化率来试图补偿线圈中的 负值磁通量变化率）（2）右手大拇指指向自定义的面的法向方向，四指绕行方向即电动势（电流）标定方向（将环路方向与电动势方向绑定）。依此定义，利用感应定律计算出电动势的数值，若为正，则方向与电动势（电流）标定方向相同；若为负，则方向与电动势

5、（电流）标定方向相反。（此种方法称规范性判断法）（3）直接利用左手：左手大拇指指向磁通量变化率正值方向，四指绕行方向即 电动势（电流）方向。（一般不建议）说明5:带电粒子有时也可在非静电力作用之下运动，如化学力、洛仑兹力、有旋 电场力等。也就是说这些力克服电场力对带电粒子做功，正是非静电场的势转化， 所以定义非静电场和电动势：d£ i = i E dl =sB dSdt说明6:动生电动势：磁场不变，导体在磁场中运动或回路的形状、位置变动引起回路中磁通量变化而产生的感应电动势。感生电动势：仅由磁场变化引起的感应电动势。说明7:动生电动势等效原则：在磁场中任一形状导体线的电动 势等于首尾

6、两端点的连线在垂直速度方向的投影直导线产生的 电动势。（如图中任一形状导体线 AB，投影直导线 A'）例3:如图所示的导体 AB = BC = L, ABC=，在向y方 向运动时，AB两点的电势哪点高；在向 x方向运动时，导 体的电动势是多少；解：如下图，导体沿 y方向运动时，产生的电动势为AC连线在x方向的投影导线为 A'C,它向y运动，由v B判断 电动势方向由C指向A'，得知C点电动势高于 A点的，从而 A点的电势高于C点；当导体沿x方向运动时，产生的电动势 为AC连线在y方向的投影导线为 AA' = Lsin，所以导体的电动势为vBLsin，方向为 A&

7、#39;指向A。说明8:求轴对称分布的变化磁场产生的感生电场（B分布均匀， B/ t>0）解：方法一：首先，根据说明4 （1）,可判断电动势的方向为逆时针方向，有旋电场的方向即为此方向，如定义回路绕 向也为此方向，则面方向与磁场方向相反，则由 eVdSs讥变化区域内：r<RL Ev dl = Ev:tr ；:B2 ；:t变化区域外：r>R同理略。（提倡用此方法）方法二：根据说明 4（ 2）,先任意定义面方向，如定义垂直纸面向内，则回路绕向为顺时针方向，电动势标定方向也为此方向（电动势标定方向与回路绕向绑定） 则由Ev dl=-J严 dS"S Ct亠宀Ev"

8、B .:t变化区域内：r<REV dl = EV 2二rL；:t2 ；:t可知电动势方向与标定方向相反为逆时针方向，有旋电场也为此方向。变化区域外：r>R同理略。以下为结论：变化区域内:r<R Ev七哼R 2 FB变化区域外：r>R E厂齐云例4: 一被限制在半径为 R的无限长圆柱内的均匀磁场 B, B均匀增加，B的方向如图所示。求导体棒 MN、CD的 感生电动势。解：（方法一：由感生电场求感生电动势，利用说明7结论，方向由楞次定律判断）如本题第2图，以0为圆心的某一半径 r有旋电场线，N 与MN垂直，所以，；mn =Ev dl = 0JM如本题第1图，在距离 0点r的

9、有旋电场线与 CD相交于 某点，设定C指向D方向为dl方向，于是，有旋电场方向 在此点处与dl的夹角为 ，得到D -名 CD = C EV dlLr dB h o(方法二：法拉第电磁感应定律；如本题第3图，作辅助线 OC、DEVcos： dl 二一二二 dlCo 2 dt r方向由楞次定律判断)OD，以O为圆心以任意r为半C-O Ev dl =0，径的有旋电场线与垂直，OC、ODd(BLh/2) hL dB所以dthL dBdtdt2 dt思考：dB/dt>0 ,的电动势如何求出(CD长为L)?CDXR以下图形中B的匀强磁场被限制在圆柱形空间内,R例5:磁感应强度为£口

10、9;总飯忑瑯个的值大B的大小以速率 dB/dt>0自感、互感和磁场的能量1. 自感：L= /I (L= ¥ /I),& l= - LdI /dt2. 互感：M= 21/11 =12/I2 ,£ 21 = M dl1 /dts 12= M dl2 /dt23. 自感磁能Wm=LI /2 ,磁能密度Wm= BH /2某磁场空间的磁能变化，在磁场中有一等腰三角形 ACD导线线圈如图放置，在导线 CD中产生的感 应电动势为 1,在导线CAD中产生的感应电动势为 2,在导线线圈ACDA中产 生的感应电动势为 ，则(A)1=- 2,= 1+ 2=0; (B)1>0,

11、2<0,1+ 2>0；(C)1>0,2>0,= 1- 2<0; (D)1>0,2>0,=2-1>0;解：电动势的正负只有标定了方向时才有意义，一般情况下，线圈的字母排序并不代表标定，因此先对电动势方向标定一下：方式一：标定方向为逆时针方向，顺着此方向的电动势为正，顺时针则为负。因此在OCDO中 1>0，在OCADO中 2>0,在ACDA中 >0,但CD中产生的 感应电动势与 CAD中产生的感应电动势和 ACDA的方向相反，所以 =2- 1>0 方式二：标定方向为顺时针方向，顺着此方向的电动势为正，逆时针则为负。因此在OCD

12、O中 1<0，在OCADO中 2<0,在ACDA中 <0,但CD中产生的 感应电动势与 CAD和ACDA中产生的感应电动势的方向相反， 所以 =2- 1<0 结论：选项中只有(D)的形式满足。说明9:闭合线圈由于自己电流变化使得线圈磁通量变化而产生阻碍 电流变化的电动势的现象称自感；闭合线圈由于它方线圈电流变化使得线圈磁通量变化而产生的阻碍它方线圈电流变化的磁通量变化的 电动势的现象称互感；例6: 自感线圈中，电流强度在0.002 s内均匀地由10 A增加到12 A，此过程中线圈内自感电动势为 400 V，则线圈的自感系数为？解：由题意可知电流强度随时间成线性变化，令I

13、=kt ,dI 十12-10 dt0.002二 1000A/sWm= V WmdV= v(1/2) BH dV由自感电动势：£ l= LdI /dt麦克斯韦方程组1. 位移电流2. 麦克斯韦方程组的积分形 式L =讥|/1第 %页0/1000=0.4H“ * ”表示不作要求。例7:设一载流回路由两根平行的长直导线组成。 求这一对导线单位长度的自感£解:由题倉，设电流回路丿尽二处I十吨r 2K(d-r)取一段长为h的导线二 B dS二如l十吋曲心l2? r 2?r(rf - r)J7C aIn a a例8如图所示，有一根无限长直导线绝缘地紧贴在矩形线圈的中心 轴00 上，则直

14、导线与矩形线圈间的互感系数为0.解：由对称性，可知矩形线圈中的由00产生的磁通量为 0，由L= /I，L=0。00磁能的例题略。说明10:位移电流是由变化的电场等效得来的，出现于传导电流阻隔处，因而位 移电流不是电子传导的， 不满足传导电流的因电子碰撞而产生的热效应焦耳一楞次 定律。例9：关于位移电流，下述四种说法哪一种说法正确 .1(A)位移电流是由变化电场产生的 一(B) 位移电流是由线性变化磁场产生的(C) 位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律(D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定理例10：如图所示，平板电容器(忽略边缘效应)充电时，沿环路L2磁场强度H的 环流中，必有：(A) Hdl&

15、gt;lHdl.(B) Hdl=Hdl.(C) dlHdl.(C) H dl =0.例11：反映电磁场基本性质和规律的麦克斯韦方程组的积分形式为S D dS 二 V P0dVE dlB :t dSlS<B dS = 0寿H dl = 3 +8d/at ) dS试判断下列结论是包含或等效于哪一个麦克斯韦方程式的.将你确定的方程式用代号填在相应结论后的空白处.(1) 变化的磁场一定伴随有电场：(2) 磁感应线是无头第4白页:电荷总伴随有电场：补充习题:1. 在两个永久磁极中间放置一圆形线圈，线圈的大小 和磁极大小约相等，线圈平面和磁场方向垂直.今欲 使线圈中产生逆时针方向(俯视)的瞬时感应电流I(如图)，可选择下列哪一个方法？(A) 把线圈在自身平面内绕圆心旋转一个小角度.(B) 把线圈绕通过其直径的 00 '轴转一个小角度.(C) 把线圈向上平移.(D) 把线圈向右平移.2. 如图所示，一段长度为I的直导线 MN ,水平放置在 载电流为I的竖直长导线旁与竖直导线共面，并从静 止由图所示位置自由下落，贝U t秒末导线两端的电势差Um Un= .3. 如图所示.匀强磁场局限于半径为R的圆柱形空间区域，B垂直于纸面向里