动生电动势感生电动势.ppt

1、第15章 电磁感应,电磁感应定律,动生电动势,感生电动势,涡旋电场 位移电流,麦氏方程组,自感、互感,磁场能量,法拉第于1831年 8月29日发现了电磁感应现象,实验一,一. 电磁感应现象,当条形磁铁插入或拔出线圈回路时，在线圈回路中会产生电流，而当磁铁与线圈保持相对静止时，则回路中不存在电流。,15.1 电磁感应定律,回路所在位置的磁场发生变化,实验二：,（以通电线圈代替条形磁铁。）,1. 当载流主线圈相对于副线圈运动时，线圈回路内有电流产生。,2. 当载流主线圈相对于副线圈静止时，如果改变主线圈的电流，则副线圈回路中也会产生电流。,回路所在位置的磁场发生变化,实验三：,回路的面积发生变化,

2、回路平面和磁场的夹角发生变化, 即m 变化,在闭合回路上产生电流的条件：,之一变化,只要,结论：,形成电流本质是电动势,形成的电流称为感应电流,当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因产生的，回路中有电流产生。这一现象称为电磁感应现象。,二 .电磁感应定律,1、电磁感应定律 常称为法拉第电磁感应定律：,考虑感应电动势的方向,法拉第电磁感应定律,SI单位下取,负号是楞次定律的反映,符号法则规定：,（1）对回路任取一绕行方向。,（2）当回路中的磁感线方向与回路的绕行方向成右手螺旋关系时，磁通量为正 （+），反之为负（-）。,（3）回路中的感应电动势方向凡与绕行方向一致时为正（+）

3、，反之为负。,由N 匝导线构成的线圈：,全磁通：,磁通链数：,伏特,设闭合线圈回路的电阻为R,感应电量：,感应电流：,结论：,快速转动：,，,慢速转动：,两种情况I t图面积相等，即q相等。,2、感应电流方向判断-楞次定律 （1833年）,在发生电磁感应时，导体回路中感应电流的方向，总是使它自己激发的磁场穿过回路面积的磁通量去阻止引起感应电流的磁通量的变化。,回路磁通变化,感应电流磁场方向,感应电流方向,判断方法：,楞次定律是能量守恒和转换的必然结果,通常把由于磁感强度变化引起的感应电动势；,把由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应电动势,磁感强度、回路面积以及面积在磁场中的取向变化

4、都可以引起感应电动势.,动生电动势.,感生电动势：,由法拉第定律:,而,三、感应电动势的分类,一、电源及电源的作用,二、电动势 在电路中，非静电力把单位正电荷经电源内部由负极移向正极过程中所作的功：,获得稳恒电流的另一个必要条件：,非静电力,非静电力的场强：,复习（电动势）,伏特（V）,+,15.2 动生电动势,导线内每个自由电子 受到的洛仑兹力为,它驱使电子沿导线由a向b移动。,由于洛仑兹力的作用使b端累积负电荷，a端出现正电荷 。,在导线内部产生静电场,电子受的静电力,成因：,平衡时：,此时电荷积累停止，,两端形成稳定的电势差。,洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因, 洛仑兹力为非静电力。,

5、非静电力,由电动势定义:,运动导线ab产生的动生电动势为:,导线是曲线 , 磁场为非均匀场。,导线上各长度元 上的速度 各不相同,上的动生电动势 :,整个导线 上的动生电动势:,一般情况：,动生电动势的求解：,例 已知:,求:,均匀磁场 导线平动,解：,方向：由 定,特例,闭合线圈平动,均匀磁场 平动,闭合线圈平动,直导线平动,有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动,求：动生电动势。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,例:,已知：,作辅助线ab，形成闭合回路。,方向：,方法一,解：,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,R,方法二,方向：,a,b,I,方法一,解

6、：,方向,例: 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁力线运动。求：动生电动势。,方法二,a,b,I,作辅助线，形成闭合回路CDEF,方向,当回路 1中电流发生变化时，在回路 2中出现感应电动势。,非静电力,非静电力,感生电动势,洛仑兹力,动生电动势,导线没有运动也没有外电场存在，变化的磁场中的电荷受到的力既非洛仑兹力也非库仑力,15.3 感生电动势 感生电场,麦克斯韦在1861年提出了感生电场 的假设 变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场， 称为涡旋电场或感生电场。记作 或,非静电力,感生电动势,感生电场力,感生电动势：,由电动势的定义和法拉第定律:,感生电动势：,讨论：,1.

7、此式反映变化磁场和感生电场的相互关系，即感生电场是由变化的磁场产生的，无论有无导线，变化的磁场周围都有感生电场。,2、 式中的S是以 l 为周界的任意曲面。,b. 静电场的电场线是“有头有尾”的， 感生电场的电场线是一组闭合曲线。 c. 静电场是由静止电荷产生的，感生电 场是由变化磁场产生的。,4. 感生电场与静电场比较： a. 静电场是有势无旋场，感生电场是有旋无势场;,-电磁场基本方程之一,感生电场的计算,具有某种对称性才有可能计算出来,1. 原则,类比；,例：局限于半径 R 的圆柱形空间内分布有均匀磁场， 方向如图。磁场的变化率,求： 圆柱内、外的 分布。,解： 由于磁场均匀增加，圆形磁

8、场区域内、外 线为一系列同心圆；,作半径为 r 的环形路径; 回路绕行方向沿逆时针方向。,方向：逆时针方向,环路上各点的 大小相等,方向与路径方向相同,且磁场均匀增加，,在圆柱体外，由于B=0,由图可知，这个圆面积包括柱体部分的面积，而柱体内,方向：逆时针方向,例 磁场均匀分布在一圆柱形区域内，,已知：,方向如图.,求：,解1： 作用在导体棒上，使导体棒上产生一个向右的感生电动势，,沿 线作半径为 r的环路，分割导体元 dl，,电动势的方向由C指向D,(2)用法拉第电磁感应定律求解，构建闭合回路,注意：回路里的感应电动势就等于CD里的感应电动势，因为另外两边没有感应电动势。,1. 涡电流,铁 芯中的 涡电流,感生电场的应用,将导体放入变化的磁场中时，由于在变化的磁场周围存在着涡旋的感生电场，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡电流。,电磁感应炉,电磁灶,(1) 热效