变化中的磁场和电场

变化中的磁场和电场1第一页，共二十五页，2022年，8月28日第十四章变化中的磁场和电场结构框图法拉第电磁感应定律感应电动势的计算磁场能量麦克斯韦的两条假设涡旋电场位移电流经典电磁理论的基本方程2第二页，共二十五页，2022年，8月28日第一节电磁感应现象及其规律一、电磁感应现象1820年：奥斯特实验：电—磁1821—1831年：法拉第实验：磁—电对称性3第三页，共二十五页，2022年，8月28日二、电动势1.电流的形成电场中,自由电子除热运动外,叠加定向加速运动。频繁碰撞使加速运动间断进行，其平均效果为定向匀速运动——漂移运动。4第四页，共二十五页，2022年，8月28日2.电流密度矢量大小：通过与该点垂直的单位截面上的电流方向：与的漂移运动方向（方向）相同分布：电流线其切向即方向其疏密大小可以证明：在一般金属或电解液中电流密度与电场强度有关系5第五页，共二十五页，2022年，8月28日

I

与的关系：通过某截面的电流强度即电流密度矢量通过该面的通量。3.稳恒电流条件：穿过封闭曲面S的通量为零稳恒电流一定是闭合的，或两端通向无穷远。(在无穷远处闭合)稳恒电流的电场分布不随时间变化。通过截面的电流强度不变通过截面内各点电流密度不变稳恒电流6第六页，共二十五页，2022年，8月28日4.电源电动势——稳恒电场的能量来源+-电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。(1)力的观点7第七页，共二十五页，2022年，8月28日作用机理：反抗做功，将其他形式能转变为电能断路：时平衡通路外电路：内电路：作用，将由正极负极将由负极正极共同作用形成持续电流电源--产生非静电力、维持电势差的装置。8第八页，共二十五页，2022年，8月28日(2)能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功：非静电力是非保守力电源

––––将其他形式的能转换为电能的装置。9第九页，共二十五页，2022年，8月28日：可量度电源将其他形式能转变为电能的能力大小定义：电源电动势若只在内电路存在：规定指向：说明：

反映电源做功本领，与外电路闭合否无关。

是标量，遵循代数运算法则。10第十页，共二十五页，2022年，8月28日内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的磁通量的变化率成正比：:通过线圈的磁通链数(全磁通)三、法拉第电磁感应定律11第十一页，共二十五页，2022年，8月28日引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路的通量的变化，而不是通量的变化讨论：(1)通量还是通量？还是二者皆可？中学：原、副线圈实验原线圈副线圈铁棒12第十二页，共二十五页，2022年，8月28日(2)

式中负号含义,楞次定律的本质是什么？楞次定律的本质是能量守恒。如右图所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。13第十三页，共二十五页，2022年，8月28日(3)感应电流

IB在直导体棒匀速向右运动过程中,如果其外框是:闭合导体回路—

持续电流导体不闭合—

瞬态电流,稳定无导体—

无I，但有电磁感应本质

—

磁通量变化引起了感应电场一定时间内通过回路截面的感应电量：14第十四页，共二十五页，2022年，8月28日不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式，可分两种情况处理。感生电动势B

变

变S

变导体转动导体平动动生电动势第二节感应电动势对线圈参考系：变化对磁铁参考系：15第十五页，共二十五页，2022年，8月28日1.磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化所产生的感应电动势叫动生电动势。平衡时cd

~电源，反抗做功，将+q由负极正极，维持U的非静电力——

洛仑兹力2.产生机理：产生的非静电力是什么？-一、动生电动势16第十六页，共二十五页，2022年，8月28日产生的非静电力非静电场强注:动生电动势只存在于运动导体内。由电动势定义：或：-17第十七页，共二十五页，2022年，8月28日3.能量关系矛盾？洛仑兹力不对运动电荷做功洛仑兹力充当非静电力思考功能转换？充当非静电力的只是载流子所受总磁场力的一个分力-18第十八页，共二十五页，2022年，8月28日(1)回路中无其它电源IcdRx外力功机械能电能，发电机原理(2)回路中有一电源cdRI维持I(),外力维持,外力t时间内电能热能机械能电动机原理磁力的功x19第十九页，共二十五页，2022年，8月28日4.

动的计算两种方法：(1)由电动势定义求(2)由法拉第定律求如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。大小和方向可分别确定。20第二十页，共二十五页，2022年，8月28日例1.长L的铜棒OA，绕其固定端O在均匀磁场中以逆时针转动，铜棒与垂直，求动=?解一：取线元与同向21第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日解二：构成扇形闭合回路由楞次定律:22第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日例2.如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I的场中向右运动