大学物理电磁学复习总结PPT-e1电磁感应.ppt

1、10-2 动生电动势(motional emf)(二),转动线圈的动生电动势,（转轴 ，位置随意）,N匝线圈在均匀 中以匀速转动。,每匝线圈的磁通量,则转动线圈的动生电动势为,选择t=0时=0，则任意t时刻，,线圈转过的角度 = t.,当 = /2时，,为最大值。,此即交流发电机的原理。,交变电动势,若以 与 夹角为时为计时零点，则,实际上，线圈转动，等效于多根导线运动、切割磁感线，所有这些导线产生的i的代数和即为转动线圈的 .,对此，同学们可以矩形线圈为例，课后作一下证明。,交变电流,例3.矩形线框长a，宽b，置均匀 中，绕oo 轴以恒定旋转。设t=0时线框平面处于纸面内，则任一时刻大小为（

2、 ）,解：,t=0时 与 夹角 = /2.,选(D),此题用法拉第电磁感应定律也可。,10-3 感生电动势和感生电场,(Induced emf and induced electric field),一、涡旋电场（感生电场）,1、感生电动势：,实验表明， 感与导体回路的材料无关。,变化, 感和I感,说明导体内自由电荷受某种非静电力的作用。,非静电力从何处来？,2、Maxwell涡旋电场假说(已被实践所证实)：,随时间变化的磁场在其周围激发一种电场，叫涡旋电场 (场线闭合)。它对电荷也有力的作用。此作用力叫涡旋电场力，它是产生感的非静电力。,二、涡旋电场( )与变化磁场的关系,对闭合回路L，由电

3、动势的定义：,非静电场强,又：,S是回路L所限定的面积,( 的正方向与L绕向成右螺关系),“-”表示 线与 成左螺关系！,一般情况：,普遍情形电场的环流,思考：,闭合曲面的涡旋电场通量为多少？,普遍情形电场的Gauss定理形式如何？,三、涡旋电场与静电场的比较,变化磁场,静止电荷,闭合,起于正电荷，止于负电荷,与路径有关,非保守力场,不可引入电势,在导体内可产生感生电动势和感生电流,与路径无关,保守力场,可引入电势,不能在导体内产生持续的电流,四、涡旋电场的计算,一般， 具特殊对称性才能计算。,则 具有轴对称分布，,若 空间分布均匀，,对圆柱形均匀磁场区域( 柱轴)：,线是以区域中心为圆心的一

4、组同心圆，,且绕向与 成左螺关系。,各点 的方向过该点的半径( 沿 线切向 )。,对一段导体：,若直导体在上述圆柱形磁场区域沿半径方向放置，则导体上各处, =0,例4.半径为R的长直圆柱形螺线管内的均匀 以 均匀增加，求管内、外任一点的 .,解：,取螺线管的任一横截面，如图所示。,线与 成左螺关系，, 线是以o点为圆心的同心圆且为逆时针绕向。,现取回路绕向也为逆时针。,（1）先考虑管内任一点P:,以o为圆心，以r为半径作圆形回路L，则回路上各点感生电场大小相等，方向沿切向。,（2）再考虑管外任一点Q:,（注：管外无磁场！）,管外无磁场，但却有感生电场！,思考：,即管内磁场随时间非线性变化时，管

5、外有无磁场？,解：,连oa、ob形成oab、扇形oab两个回路,又：半径方向上 =0, oab、扇形oab两个回路上， 分别集中在,选(D),五、涡电流,若是大块的金属处在变化的磁场中或在磁场中运动时，金属体内将产生涡旋状的感生电流，称为涡电流，简称涡流(eddy current )。,由于大块导体电阻很小，故涡流一般很强。,涡流的热效应:,如高频感应加热炉,优点：,无接触加热,(可在真空室进行),效率高、速度快,六、电子感应加速器( betatron),直流电激励电磁铁：,此时环形真空室中只有恒定的磁场，电子在室内只作匀速圆周运动。,交流电激励电磁铁：,当激励电流增加时，真空室中既有磁场又有涡旋电场，电子在其中得到加速。磁场变化越快，电子的加速越明显。,(书上例10.2，自学),作业：,10.4(p344)、10.5(p344),练习：习题集“磁学”,10.4 解：,选择坐标系OX，取微元x-x+dx,如图所示。,通过线圈的磁链为,所求感生电动势为,10.5 解：,连oa、ob形成oab回路。,半径oa 、 bo上各点感应电场导线，,由法拉第电磁