电磁感应_PPT课件

1、高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿电磁感应定律电磁感应定律高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿1用楞次定律判断感应电流和感应电动势方向。用楞次定律判断感应电流和感应电动势方向。2自感现象及有关计算。自感现象及有关计算。教学重点教学重点1理解感应电动势的概念，掌握电磁感应定律及有关的计算。理

2、解感应电动势的概念，掌握电磁感应定律及有关的计算。教学难点教学难点高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿6.2 6.2 感应电流的方向感应电流的方向一、右手定则一、右手定则二、楞次定律二、楞次定律三、右手定则与楞次定律的一致性三、右手定则与楞次定律的一致性高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿当

3、闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应电流方向可用电流方向可用右手定则右手定则来判断。来判断。 伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指即为感应让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指即为感应电流的方向。电流的方向。一、右手定则一、右手定则高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技

4、能演示文稿演示文稿当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加；原磁通的增加；当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少。原磁通的减少。因此，得出结论：因此，得出结论：当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场，当将磁铁

5、插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场，总是阻碍原磁通的变化。这就是总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律楞次定律的内容。的内容。根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后根据安培定则，根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后根据安培定则，即可判断出线圈中的感应电流方向。即可判断出线圈中的感应电流方向。1 1楞次定律楞次定律高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿2判断步骤判断步骤 由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的变化，由于线圈中

6、所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的变化，即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此，要想保持它们的相对运即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此，要想保持它们的相对运动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功将其他形式的能动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功将其他形式的能转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产生的。转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产生的。 感应电流方向感应电流方向 )(1增增加加或或减减少少原原磁磁通通变变化化方方向向原原磁磁场场 B)(12相相同同或或相相反反与与方方向向感感应应电电流流磁磁场场BB安安培培定定则则愣愣次次定定律律3楞次定律符合能量守恒定律楞次定律符合能量守恒定律高 等 教

7、 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿电磁感应定律电磁感应定律一、感应电动势一、感应电动势二、电磁感应定律二、电磁感应定律三、说明三、说明高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿注意注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。 在电源内部，电流从电源负极流向电源正

8、极，电动势的方向在电源内部，电流从电源负极流向电源正极，电动势的方向也是由负极指向正极，因此也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向感应电动势的方向与感应电流的方向与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。一、感应电动势一、感应电动势1感应电动势感应电动势电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势称为中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电感应电动势动势。产生感应电动势的那部分导体，就相当于电源，如在磁。产生感应电动势的那部分导体

9、，就相当于电源，如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。2感应电动势的方向感应电动势的方向高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若电路是断开的，若电路

10、是闭合的，则电路中有感应电流，若电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。3感应电动势与电路是否闭合无关感应电动势与电路是否闭合无关高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿1电磁感应定律电磁感应定律tE 对于对于N 匝线圈，有匝线圈，有 tNNtNE12 式中式中N 表示线圈匝数与磁通的乘积，称为磁链，用表示线圈匝数与磁通的乘积，称为磁链，用 表示。表示。即即 tE 于是于是二、电磁感应定律二、

11、电磁感应定律 = N 大量的实验表明：大量的实验表明：单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率化率 / t成正比，即成正比，即高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿 上式适用于上式适用于 的情况。的情况。 如图如图 6-2 所示，设速度所示，设速度 v 和磁场和磁场 B 之间有一夹角之间有一夹角 。将速。将速度度 v 分解为两个互相垂直的分量分解为两个互相垂直的分量 v 1、

12、v 2， v 1 = v cos 与与 B 平平行，不切割磁感线；行，不切割磁感线； v 2 = v sin 与与 B 垂直，切割磁感线。垂直，切割磁感线。 Bl vv图图 6-2 B 与与 v 不垂直时的感应电动势不垂直时的感应电动势 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿如图如图 6-1 所示，所示，abcd 是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面和磁场垂直，的匀强磁场中，线圈平面和

13、磁场垂直，ab 边可以在线圈平面边可以在线圈平面上自由滑动。设上自由滑动。设 ab 长为长为 l，匀速滑动的速度为，匀速滑动的速度为 v，在，在 t 时间内，时间内，由位置由位置 ab 滑动到滑动到 a b ，利用电磁感应定律，利用电磁感应定律，ab 中产生的感应电中产生的感应电动势大小动势大小vvBlttBltSBtE vBlE 即即图图 6-1导线切割磁感线产生的感应电动势导线切割磁感线产生的感应电动势高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿

14、上式表明，在磁场中，运动导线产生的感应电动势的大上式表明，在磁场中，运动导线产生的感应电动势的大小与磁感应强度小与磁感应强度 B、导线长度、导线长度 l、导线运动速度、导线运动速度 v 以及导线运以及导线运动方向与磁感线方向之间夹角的正弦动方向与磁感线方向之间夹角的正弦 sin 成正比。成正比。用右手定则可判断用右手定则可判断 ab 上感应电流的方向。上感应电流的方向。若电路闭合，且电阻为若电路闭合，且电阻为 R，则电路中的电流，则电路中的电流REI 因此，导线中产生的感应电动势因此，导线中产生的感应电动势 E B l v2 B l v sin 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版

15、社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿三、说明三、说明1利用公式利用公式 计算感应电动势时，若计算感应电动势时，若 v 为平均速度，为平均速度，则计算结果为平均感应电动势；若则计算结果为平均感应电动势；若 v 为瞬时速度，则计算结果为为瞬时速度，则计算结果为瞬时感应电动势。瞬时感应电动势。 2利用公式利用公式 计算出的结果为计算出的结果为 t 时间内感应电动势时间内感应电动势的平均值。的平均值。vlBE tE 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education

16、 PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿【例【例6-7】在图】在图 6-7中，设匀强磁场的磁感应强度中，设匀强磁场的磁感应强度 B 为为 0.1 T，切割磁感线的导线长度，切割磁感线的导线长度l 为为 40 cm，向右运动的速，向右运动的速度度 v 为为 5 m/s，整个线框的电阻，整个线框的电阻 R为为 0.5 ，求：，求：( (1) )感应电动势的大小；感应电动势的大小；( (2) )感应电流的大小和方向；感应电流的大小和方向；( (3) )使导线向右匀速运动所需的外力使导线向右匀速运动所需的外力;( (4) )外力做功的

17、功率；外力做功的功率；( (5) )感应电流的功率。感应电流的功率。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿解解: ( (1) )线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势( (2) )线圈中的感应电流线圈中的感应电流由右手定则可判断出感应电流方向为由右手定则可判断出感应电流方向为 abcd 。V2 . 0V54 . 01 . 0 vBlE( (3) )由于由于 ab 中产生了感应电流，电流在磁场中将受到安培力中产生了感应电流，电流在磁场中将受到安培力

18、的作用。用左手定则可判断出的作用。用左手定则可判断出 ab 所受安培力方向向左，与速度所受安培力方向向左，与速度方向相反，因此，若要保证方向相反，因此，若要保证 ab 以速度以速度 v 匀速向右运动，必须施匀速向右运动，必须施加一个与安培力大小相等方向相反的外力。所以，外力大小加一个与安培力大小相等方向相反的外力。所以，外力大小 N016. 0N4 . 04 . 01 . 0 BIlF外力方向向右。外力方向向右。 A4 . 0A5 . 02 . 0 REI高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿(4) 外力做功的功率外力做功的功率W08. 0W5016. 0 FvP(5) 感应电流的功率感应电流的功率 W08. 0W4 . 02 . 0 EIP可以看到，可以看到，P = P ，这正是能量守恒定律所要求的。，这正是能量守恒定律所要求的。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿【例【例6-2】在一个】在一个 B = 0.01 T 的匀强磁场里，放一个面积