第五章 电磁感应.ppt

1、第五章 电磁感应,5.1 电磁感应现象 (electromagnetic induction),实验一：单从这一实验来分析，可以推测产生感应电流的原因可能是电流的变化，或者是因电流的变化而导致的线圈A中的磁场的变化。,实验二：这一实验可帮助我们得到这样的判断，不论用什么方法，只要使线圈A处的磁场发生变化，线圈A中就会产生感应电流。,实验三：在这一实验中，磁场并没有发生变化。 大量实验事实证明，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流，这就是产生感应电流的条件。,5.2 楞次定律,闭合回路中感应电流的方向，总是企图使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化（增加或减少），这个

2、结论叫做楞次定律(Lenz law)。 从更广泛的角度表述楞次定律：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。 闭合回路中有感应电流产生时，说明回路中存在着某种电动势，这种因穿过导体回路的磁感应通量发生变化而出现的电动势叫做感应电动势。对于电磁感应现象可作更广泛地理解：当磁场变化时，或者导体在磁场中运动时，在导体中将产生感应电动势。,5.3 法拉第电磁感应定律,例如，导线框ABCD平放在纸面内，线框的CD边以速度v沿着AD和BC边滑动，磁感应强度B垂直于纸面向内，各处的大小相同，如果CD边长为l，计算线框中的感应电动势。,5.4 动生电动势(motional e. m. f.),在稳恒磁场中运

3、动的导体内产生的感应电动势，称为动生电动势 导体不动，因磁场的变化而产生的感应电动势，称为感生电动势,当导体在非均匀场中运动时，计算动生电动势时必须考虑到导体的各处磁场是不相同的。,例1：P293习题4,5.5 感生电动势(induced e. m. f.) 与涡旋电场,涡旋电场(vortex electric field)或感应电场(induced electric field)：变化的磁场在其周围空间激发的电场 涡旋电场与静电场不同，它不是由电荷产生，而是由变化的磁场产生，它的电力线是一些闭合的曲线，涡旋电场不是保守场。但对处于场中的电荷也有作用力。 其电场强度 与电动势定义中的 相当。,

4、5.6 电子感应加速器,即使没有导体存在，变化的磁场也在 空间激发涡旋状的感应电场。电子感 应加速器(betatron)是用于加速电子 的装置。,5.7 涡流与趋肤效应,1.涡流（涡电流）(eddy current) 大块导体处在变化的磁场中或相对磁场运动，内部会出现感应电流称为涡电流，简称涡流。 在同样的感应电动势下电阻越大则涡流越小,2. 电磁阻尼(electromagnetic damping) 作用：使摆很快稳定 在某一位置而 不来回摆动 原理：楞次定律,3.趋肤效应(skin effect) 在交流电路里，随着频率的增加，在导线截面上的电流分布越来越向导线表面集中的现象。,5.8 互

5、感,两相邻的载流回路，其中任一回路中的电流强度发生变化时，将在另一回路中产生感应电动势，称为互感现象(mutual induction)，这一电动势称为互感电动势(e. m. f. of mutual induction)。,5.9 自感,当一个回路中通有电流时，电流所产生的磁通量也必然通过回路本身，当回路中的电流变化时，通过回路的磁通量也要发生变化，在回路自身产生感应电动势，这种因回路中的电流变化在回路自身引起的电磁感应现象叫做自感现象(self-induction)，所产生的电动势叫做自感电动势(e. m. f. of self-induction )。,5.10 两个线圈串联的自感系数,3.互感系数与二线圈自感系数之间的关系 当两个线圈中每一个所产生的磁通量对于每一匝来说都相等，并且全部穿过另一个线圈的每一匝，这叫做无漏磁(leakage-flux free)，是理想耦合。,5.11 自感磁能和互感磁能,1.自感磁能(magnetic energy of self-induction),2.互感磁