电磁感应与暂态过程要点讲解学习

1、电磁感应与暂态过程要点精品文档第七章电磁感应与暂态过程一 电磁感应与暂态过程教学内容1法拉第电磁感应定律（ 1）电磁感应现象（ 2）法拉第电磁感应定律2楞次定律（ 1）楞次定律的两种表述（ 2）考虑楞次定律后法拉第电磁感应定律的表达式3动生电动势（ 1）动生电动势与洛仑兹力（ 2）动生电动势的计算（ 3）交流发电机基本原理4感生电动势（ 1）感生电动势与感生电场（ 2）感生电场的性质（ 3）感生电动势的计算（ 4）电子感应加速器5自感和互感（ 1）自感现象（ 2）自感系数和自感电动势（ 3）互感现象（ 4）互感系数和互感电动势收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档（ 5）互感线圈的串联（

2、 6）感应圈6涡电流（ 1）涡电流热效应的应用与危害（ 2）电磁阻力（ 3）趋肤效应7磁场能量（ 1）自感磁能（ 2）互感磁能（ 3）磁能密度8暂态过程（ 1） RL 电路的暂态过程（ 2） RC 电路的暂态过程（ 3） RLC 电路的暂态过程说明与要求：1本章介绍电磁感应现象、规律及应用。2本章重点是 1、3、4、5 节，难点是感生电场概念及RLC 电路的暂态过程。3RLC 电路只要求列出方程，给出结果，讲清物理意义。电流计内容可在实验课中研究。二、电磁感应与暂态过程教学目标节次内容目标层次1法拉第电磁感应定律1电磁感应现象知识：2法拉第电磁感应定律1感应电流2感应电动势收集于网络，如有侵权

3、请联系管理员删除精品文档2楞次定律1楞次定律2考虑楞次定律后电磁感应定律表示式3动生电动势1动生电动势和洛仑兹力2动生电动势的计算3交流发电机的原理3磁链理解：1产生感 的条件2产生 I 感 的条件3d的含义dt简单应用：根据(t ) ，由 法拉 第电磁感应定律求感或I感综合应用：1已知 I 求B及2由(t) 求 感 或 I 感知识：1由 I 感 的方向确定感 的方向2楞次定律是能量守恒定律的体现理解：1楞次定律的含义2代数量 感 与 正负的含义3回路绕行方向与回路法线方向之间存在的右手螺旋关系d4中负号的含义dt5楞次定律判断感应电流方向的步骤简单应用：由楞次定律判断 I感 与 感 的方向综

4、合应用：由d的大小，计算dt和方向知识：1动生电动势动 的概念2引起 变化的各种原因理解：1 动 中的非静电力是洛仑兹力2 动 的正负与电势的高低收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档4感生电动势1感生电场和感生电动势2感生电动势的计算3电子感应加速器5自感与互感1自感现象2自感系数和自感电动势3互感现象4互感系数和互感电动势5互感线圈的串联6感应圈3洛仑兹力不做功，但它起着能量传递的意义4交流发电机的原理简单应用：1由洛仑兹力推导动生电动势公式2确定动生电动势公式中各量的方向及电势的高低综合应用：1根据动生电动势公式，计算 动 的大小和方向；2根据法拉第定律d，计算动 的大小dt和方向

5、知识：1感生电动势感 的概念2电子感应加速器理解：1产生 E感 的条件2 E感 假说的实质3 E感 的性质4 E感 与 E静 的异同5E感、 感、I感的关系简单应用：根据电动势的定义和电磁感应定律，推导 感 公式的表示式综合应用：1用感生电动势公式求感2用法拉第电磁感应定律求 感知识：1 L与 M 的单位2两线圈的耦合系数 k 的取值范围3感应圈理解：1自感现象与自2互感现象与互3 L与 M 的意义收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档4 自与 互属于 感5互感线圈串联的顺逆连接简单应用：1推导 自L dIdt2推导 互M dIdt综合应用：1求 L与M2求 LL1L2 2M3求 ML1

6、L26涡电流1涡流热效应的应用与知识：超肤效应危害理解：2电磁阻尼1涡电流属于感应电流3超肤效应2 I 涡 的热效应的危害与应用3 I涡 的磁效应的应用7磁场能量1自感磁能知识：2互感磁能1 W自 与 W互 推导过程3磁能密度2 w1 BH 是一个普适2式理解：1含有自感与互感电路中的功能关系2 W自 与 W互 推导过程的物理思想3 W 定域在场中简单应用：1根据 W自1LI2求W自22根据 W互ML1L2 求W互综合应用：根据 B 的分布，利用积分方法求 W8暂态过程1 RL 串联电路的暂态知识：过程1稳态与暂态2 RC 串联电路的暂态2微分方程特解与通解过程理解：1稳态与暂态的意义2时间常

7、数及其意义收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档3初始条件的含义4暂态过程中暂态量的变化规律简单应用：结合具体电路，确定暂态过程的初始条件综合应用：建立 RL 与 RC 暂态电路的微分方程三 电磁感应与暂态过程重难点分析重点：法拉第电磁感应定律和楞次定律，动生电动势和感生电动势及磁场的能量。难点：感生电场的概念及感生电动势的计算，磁场能量的计算及暂态过程的理解。（一）电磁感应现象采用实验归纳的方法得出：当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈中就产生电流，这种现象就称为电磁感应现象。电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，形成感应电流的电动势称为感应电动势。电磁感应现象产生的条件是：穿过回路

8、的磁通量（不论什么原因）发生了变化。在一个回路里，假若有磁通量穿过，但磁通量并没有变化，则此回路中是没有感应电动势的。由于穿过一个回路的磁通量可表示为：B dsB cos ds式中 B 为磁感ss应强度， ds 为回路上的有向面积元，为 B 与 ds 的夹角，所以无论B 、 s 、中任意一个量的变化，均将引起穿过回路的磁通量的变化，从而产生感应电动势。如果导体回路闭合，则产生感应电流：如果导体开路，则只产生感应电动势。（二）楞次定律收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档楞次定律是确定感应电动势方向的实验定律，它通过判断感应电流的方向从而确定感应电动势的方向。楞次定律有两种表述，第一种表述

9、为闭合回路中感应电流的方向，总是企图使感应电流本身所产生的穿过回路的磁通量，去阻碍引起感应电流的磁通的变化；第二种表述为当导体在磁场中运动时，导体中由于出现感应电流而受到的磁场力，必然阻碍此导体的运动。（三）法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的数学表示式为d，应用此定律时注意： 1、是dt个代数量，规定回路的绕行方向与回路的法矢量n 之间构成右手螺旋关系，当B 的方向与 n 的方向之间成锐角时值为正，即0 ；反之，值为负，即0 ；2、的大小与的大小及无直接关系，的大小只决定于的变化率 d； 3、d中负号是在感应电动势的正方向与磁通量的正方向构成dtdt右手螺旋关系时楞次定律的数学表示，将它引

10、入公式以后，不仅可以计算电动势的大小，而且还包含对其方向的判断。（四）动生电动撕口感生电动势1特点。动生电动势是磁场不变，闭合回路的整体或局部在磁场中运动导致磁通量的变化所产生的电动势；感生电动势是闭合回路的任何部分都不动，而空间磁场发生变化导致回路中磁通量的变化所产生的电动势。2非静电力 。动生电动势中的非静电力是洛仑兹力；感生电动势中的非静电力是变化的磁场产生的感生电场力。3主要应用实例。动生电动势主要应用于发电机技术；感生电动势主要应用于电子感应加速度器及感应加热技术。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档4计算方法。动生电动势可以利用动生电动势公式( B) dl 计算，也可L以利

11、用电磁感应定律d计算；感生电动势可以利用感生电动势公式dtBds 计算，也可以利用电磁感应定律d计算。E dlLstdt（五）感生电场1感生电场的性质。麦克斯韦假设，变化的磁场在其周围空间激发电场，这种电场称为感生电场。感生电场的性质由感生电场的通量和环量所满足的规律决定。根据法拉第电磁感应定律和麦克斯韦的假说，感生电场的通量和环量所满足的规律为E dlB dsLstE ds0s上述两个方程说明感生电场是无源有旋场。2感生电场与静电场的异同共同点：感生电场与静电场都对电荷有力的作用不同点：（ 1）感生电场与静电场的产生机制不同（ 2）感生电场与静电场的性质不同（ 3）感生电场与静电场的场线的特

12、点不同（六）磁场的能量磁场能量密度： w1 B H1H 222磁场能量： WwdV1H 2dVVV 2收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档真空中磁场能量： WwdV10H 2 dVVV 2四 检测题（一）公式类1法拉第电磁感应定律的数学表示式。2动生电动势公式。3感生电动势公式。4自感电动势公式。5互感电动势公式。6磁场能量密度公式。7 RL 串联暂态电路的时间常数。8 RC 串联暂态电路的时间常数。（二）概念类1电磁感应现象。2感生电场。3自感现象。4互感现象。5涡电流。6趋肤效应。7暂态过程。8时间常数。（三）计算题类收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档1有一长为 L 的金属棒 ab ，在垂直于纸面向里的均匀磁场B 中，以中心点 o 为轴（轴线与 B 平行），沿逆时针方向以角速度转动。计算棒的两个端点到中心点的电势差 U ao 和 U bo ，以及棒两端的电势差U ab 。2有一无限长导结载有稳恒电流I ，旁边有一矩形导体线圈，当线圈以速度离开导线运动到如图7-1 所示的位置时，求此线圈中感应电动势的大小和方向。3有一长为 L 的金属棒 ab ，在垂直于纸面各里的均匀磁场B 中，沿逆时针方向绕距 a 端 L 处的 o 点为轴（轴线与 B 平行），以角速度转动。求棒两端的5图 7-电势差 U