大学物理A第三篇第十六章课件详解.ppt

第16章电磁感应和电磁波奥斯特电流的磁效应§16.1法拉第电磁感应定律§16.2动生电动势§16.3感生电动势和感生电场§16.4互感§16.5自感§16.6磁场的能量§16.7麦克斯韦方程组§16.8电磁波第16章电磁感应和电磁波§16.1法拉第电磁感应定律一.电磁感应现象实验一当磁铁插入或拔出线圈回路时，线圈回路中会产生电流，而当磁铁与线圈相对静止时，回路中无电流产生。实验二当载流线圈B相对线圈A运动时，线圈A回路内会产生电流。当载流线圈B相对线圈A静止时，若改变线圈B中的电流，线圈A回路中也会产生电流。§16.1法拉第电磁感应定律§16.1法拉第电磁感应定律实验三将闭合回路置于稳恒磁场B中，当导体棒在导体轨道上滑行时，回路内产生电流。§16.1法拉第电磁感应定律结论：不管这种变化是由什么原因使得穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。所产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势。第一类：磁铁与线圈有相对运动时，线圈中产生了电流；第二类：当一个线圈中电流发生变化时，在它附近的其他线圈中也产生了电流。§16.1法拉第电磁感应定律当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。法拉第电磁感应定律负号反映了感应电动势的方向：1）选定回路正方向，由此所包围面积的正法线方向，从而确定磁通量的正负号；2）由ε=-dФ/dt的正负号确定ε的方向：ε0表示与选定的回路正方向一致，ε0表示与选定的回路正方向相反。§16.1法拉第电磁感应定律感应电动势ε的单位:1V=1Wb/s多匝回路：法拉第(MichaelFaraday1791-1867)伟大的英国物理学家和化学家。主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。他创造性地提出场的思想，是电磁理论的创始人之一。1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转。§16.1法拉第电磁感应定律感应电动势总具有这样的方向，即使它产生的感应电流在闭合回路中产生的磁场去阻碍引起感应电动势的磁通量的变化。楞次定律的本质是能量守恒定律。三.楞次定律§16.1法拉第电磁感应定律感应电流产生的磁场力（安培力），将反抗外力。即可以说外力反抗磁场力做功，从而产生感应电流转化为电路中的焦耳热，这是符合能量守恒规律的。楞次定律与能量守恒定律否则只需一点力开始使导线移动，若磁场力不去阻挠它的运动，将有无限大的电能出现，显然，这是不符合能量守恒定律的。感应电流方向的判别§16.1法拉第电磁感应定律楞次(Lenz,HeinrichFriedrichEmil)(1804-1865)楞次在物理学上的主要成就是发现了电磁感应的楞次定律和电热效应的焦耳－楞次定律。1833年，楞次在圣彼得堡科学院宣读了他的题为“关于用电动力学方法决定感生电流方向”的论文，提出了楞次定律．亥姆霍兹证明楞次定律是电磁现象的能量守恒定律。在电热方面，1843年楞次在不知道焦耳发现电流热作用定律(1841年)的情况下，独立地发现了这一定律。他用改善实验方法和改用酒精作传热介质，提高了实验的精度。1831年，楞次基于感应电流的瞬时和类冲击效应，利用冲击法对电磁现象进行了定量研究，确定了线圈中的感应电动势等于每匝线圈中电动势之和，而与所用导线的粗细和种类无关。1838年，楞次还研究了电动机与发电机的转换性，用楞次定律解释了其转换原理。1844年，楞次在研究任意个电动势和电阻的并联时，得出了分路电流的定律，比基尔霍夫发表更普遍的电路定律早了4年。§16.2动生电动势1、动生电动势：由于导体在磁场中运动而在导体内产生的电动势。一.动生电动势及产生动生电动势的非静电力2、产生动生电动势的非静电力：洛伦兹力§16.2动生电动势二.计算动生电动势的一般公式方向：§16.2动生电动势三.动生电动势的计算§16.2动生电动势§16.2动生电动势例16-1一长直导线中通电流I=10A，有一长为l=0.2m的金属棒与导线垂直共面。当棒以速度v=2m/s平行与长直导线匀速运动时，求棒产生的动生电动势。解：例16-2一根长度为L的铜棒，在磁感应强度为B的均匀磁场中，以角速度ω在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端a作匀速转动，试求铜棒两端之间产生的感应电动势的大小。法1：据定义式解法2：据法拉第电磁感应定律§16.2动生电动势解：法拉第电机。§16.2动生电动势四.动生电动势产生过程中的能量转换以导体棒为例感应电动势做功的功率：P=Iε=IBlv导体棒受磁力：Fm=IlB为使导体棒匀速运动，必有外力Fext与Fm平衡此外力的功率：Pext=Fextv=IBlv因此电路中感应电动势提供的电能是由外力做