清华-电磁感应1

第十七章电磁感应17—1.1电源的电动势一、电源：电流稳恒的条件：当开关k合上后，A→B形成电流，但不稳恒。当UA=UB

时，电荷停止运动，i=0维持回路中有恒定电流的条件：UAB=常量即：要设法使运动至B的正电荷再回到A。——必须有非静电力假设有一装置可以提供某种非静电力，使正电荷能够克服静电力从低电势位置运动至高电势位置，那么回路中的电流可能维持稳恒。电源电源的正极正极电源的负极负极正极负极电源1.可见，电源必定有两个能力：⑴提供非静电力；⑵维持两极间的电势差，即：把其他形式的能转变为电势能。2.电源的内部——内电路，内电路电源的外部——外电路，外电路内、外电路构成闭合回路。结论：在电源的作用下，电荷才可以在闭合回路中不断运动，形成稳恒电流。二、电动势：1.定义：正极负极电源内电路设正电荷q从负极正极电源提供的非静电力做功为Ak，那么：定义：电源电动势假设非静电力表示为：非静电性场强把单位正电荷从负极板经内电路搬至正极板，电源非静电力做的功。2.说明：⑴电动势是标量，反映了非静电力克服静电力作功的能力。规定：在电源内部“－〞→“＋〞时电动势为正，电源处于供电状态。“＋〞→“－〞时电动势为负，电源处于非供电状态。⑵非静电力所作功记为Ak，且：当把正电荷从负极经内电路移至正极时，非静电力作正功。⑶闭合回路中的电动势可表示为：⑷电动势为电源的本质参数，可以用其表示电源。符号为：电流磁场激发电磁感应感应电流1831年法拉第实验产生闭合回路Φm变化

17—1.2法拉第电磁感应定律一、电磁感应现象及产生条件：1.什么是电磁感应现象:2.产生条件:V32.产生条件:闭合回路

m变化时回路中产生感应电流:Ii

B变化S变化

变化实质产生了感应电动势

i

即:闭合回路△

m

0感应电动势

i产生产生感应电流Ii二、法拉第电磁感应定律：1.内容：当通过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，在闭合回路内会产生感应电动势

i

，且与磁通对时间变化率的相反数成正比。当采用SI制时，可表示为：2.说明：(1)适用于闭合回路。(2)式中的负号反映了闭合回路中产生的感应电动势的方向，是楞次定律的表达。具体应用时：(2)式中的负号反映了闭合回路中产生的感应电动势的方向，是楞次定律的表达。具体应用时：A.对闭合回路L，可事先人为设定一个正的绕行方向；由电动势定义知，感应电动势可写为：B.①式中S是指以回路L为边界的任意曲面；②其方向与回路的正绕向成右手系。C.根据定律假设在上述符号规定下得到：感应电动势方向与人为设定的回路正绕向一致。感应电动势方向与人为设定的回路正绕向相反。(3)感应电流：其中：R为回路总电阻。感应电量：(4)假设闭合回路由N匝回路串联而成，且每匝的磁通变化率相同，——磁链例1：在均匀磁场中有一矩形导体线框，且线框面与磁感应强度方向垂直。AB边可沿BC、DA边以匀速率V向右滑动。设：

AB=CD=l。求：线框中的感应电动势。解：取ABCDA为回路绕行方向，设：任意时刻AB、CD相距为x，通过ABCDA回路所围面积的磁通为：法拉第电磁感应定律：即：感应电动势的方向与回路方向一致，为：ABCDA例2：一通电的长直导线：i=I0sint，其旁放有一滑动边可沿长直导线方向以匀速率V移动的矩形线框。初始时刻(t=0)，滑动边与对边(静止边)重合，各尺寸关系如图。求：任意时刻的感应电动势。解：方法一：法拉第电磁感应定律：建立图示or轴，设在t时刻，i>0。在此刻：电流在线框处的磁场分布：方向：回路绕向：设为顺时针，即：其法向为如图，在线框中取微元dr，电流在线框处的磁场分布：