大学物理 电磁学 电磁感应.ppt

普通高等教育“十一五”国家级规划教材大学物理（第二版） 第 三 篇 电磁学 第 12 章 电磁感应  课件制作者：万云芳 本章教学内容 第12章 电磁感应 本章教学基本要求： 掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向. 二 理解动生电动势和感生电动势的本质.了解涡旋电场的概念. 三 了解自感和互感的现象,会计算几何形状简单的导体的自感和互感. 四 了解磁场具有能量和磁能密度的概念, 会计算均匀磁场和对称磁场的能量. §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-1 电磁感应定律 §12-2 动生电动势 §12-2 动生电动势 §12-2 动生电动势 §12-2 动生电动势 工作原理：射入真空室的电子，一方面在磁场施予的洛仑兹力作用下作圆周运动，另一方面又在感生电场的作用下沿轨道切线方向被加速。 方法一：应用动生电动势公式求解 解： 取微元 方向 例题12-2 在匀强磁场B中，有一长为L的铜棒OA在垂直于磁场的平面内，绕棒的端点O，以角速度ω沿顺时针方向匀速旋转，求这根铜棒两端的电势差。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + O + + + + + + + + + B + + + + + + + + + + + ω L A §12-2 动生电动势 dl v 铜棒两端的电势差 方法二 作辅助线，形成闭合回路OACO 方向沿OACO， OC、CA段没有动生电动势. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + O + + + + + + + + + B + + + + + + + + + + + ω A C θ §12-2 动生电动势 v 例3 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。 a b I l 方法一 解： 方向 §12-2 动生电动势 方法二 a b I 作辅助线，形成闭合回路CDEF 方向 §12-2 动生电动势 N S A B C D l1 例12-3 线圈在磁场中转动时的感应电动势 （交流发电机原理） 题目见课本 P216 · × C D A B n θ v ω N S B v ωt 解：①求感应电动势 AB 和 CD 段运动切割磁力线，产生动生电动势 为串联关系，线圈回路总感应电动势为 其中 所以 而面积 · × C D A B n θ v ω N S B v θ §12-2 动生电动势 解二：用法拉第电磁感应定律求解 任意时刻穿过面积 S 的磁通量为： 由法拉第电磁感应定律 ★此方法适应于任意线圈 ★产生的感应电动势是时间 t 的周期函数，称为交变电动势，产生的电流称为交变电流，简称交流电。 §12-2 动生电动势 0 I I e 0 e t 交流电 考虑到线圈自感的影响，电流比电动势的变化滞后，有 §12-2 动生电动势 ② 求电量 §12-2 动生电动势 1. 选择 dl 方向； 3. 确定 v × B 的方向； 4. 确定 dl 与 v × B 的夹角； 5. 确定 dei 及 ei 2. 确定 dl 所在处的 B 及 v 求解动生电动势的步骤 §12-2 动生电动势 当回路 1中电流发生变化时，在回路 2中出现感应电流。 产生感应电动势的非静电力是什么力？ 感生电动势：由于磁场的变化所产生的感应电动势 §12-3 感生电动势 涡旋电场 回路2 电池 BATTERY 0 10 20 30 40 G 回路1 关于电荷所受的力 麦克斯韦假设： 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 电荷 其他电荷激发的电场 运动电荷 磁场 变化的磁场中的电荷受到的力 既非洛仑兹力也非库仑力 库仑力 洛仑兹力 ？ §12-3 感生电动势 涡旋电场 一、感生电场 有两种起因不同的电场： 一般空间中既可存在电荷又可存在变化的磁场。 所以空间中既存在库仑电场又存在感生电场。 库仑电场（静电电场）：由电荷按库仑定律 激发的电