第五章(电磁感应定律)讲解.pptx

第五章 电磁感应定律 这一章将介绍： 电磁感应的条件，遵循的规律，引入感应电动势的概念，介绍两种形式的感应电动势（即动生电动势和涡旋电动势），还有线圈的电感以及电感储能，最后将介绍电磁感应的应用。 本章目录 §5.1 法拉第与楞次定律 §5.2 动生与涡旋电动势 §5.3 线圈电感与电感储能 §5.4 电磁感应的应用 §5.1 法拉第与楞次定律 一、电磁感应现象 两种类型： 两类的共同特点是：以闭合回路为边界的曲面的磁通量随时间发生变化，就会在闭合回路中产生电流——电磁感应现象。产生的电流——感应电流。有电流必然就有电动势——感应电动势。 二、法拉第电磁感应定律 三、楞次定律 利用法拉第定律，能计算感应电动势的大小，又能判断其方向，但有时判定方向用楞次定律更为方便。 楞次定律：感应电流（或感应电动势）总是补偿（或反抗）磁通量的变化。 说明： （1）补偿指的是对磁通量变化的补偿，而不是磁通量的补偿。 （2）补偿并不是意味着完全抵消。 法拉第定律适合用于定量求解，楞次定律适合定性判断，二者通称为电磁感应定律。 楞次定律的另一种表达： 感应电动势所产生的效果总是反抗引起感应电动势的原因。 效果：（a）感应电流产生的磁场；（b）感应电动势的出现而引起的机械作用。 原因：（a）磁通量的变化；（b）引起磁通量变化的相对运动。 在某些实际问题中，有时不要求判断感应电动势的方向，而只要求确定感应电动势所引起的其它效果。 四、应用举例 作业： P484?? T10.9??? T10.11 §5.2动生与涡旋电动势 根据法拉第定律知，只要以闭合回路为边界的曲面的磁通量随时间发生变化，那么该闭合回路就会产生感应电动势。 存在的问题： （1）感应电动势对应的非静电力是什么力？ （2）如果没有闭合环路，是否有感应电动势？ （3）如果没有导体，是否有感应电动势？ 回答这些问题需要对电磁感应现象进行分类，并分析产生感应电动势的内在原因。 一、动生电动势 这样的动生电动势是如何产生的呢？ 动生电动势对应的非静电力是什么力？ 这里的非静电力实际上就是洛伦兹力！ 非静电场： 根据电源电动势定义： 其结论与法拉第定律的结论相同，假设成立，即非静电力是洛伦兹力。 由以上分析可知：动生电动势只分布在运动的导体上，与回路中不运动的部分无关。 实际上，即使不存在回路，只要有运动的导体，电动势就可能存在，而且大小不变，相当于一个开路电源。 以上结论虽然从特例中获得，但是适合普遍规律，普遍地讲，任一远动导体线元： 任一远动导体L： 二、涡旋电动势 涡旋电场是非静电场： 涡旋（感生）电场的电力线是闭合曲线； 涡旋电场沿闭合回路的线积分不等于零，实际上等于闭合回路的感应电动势，即涡旋（感生）电动势； 闭合曲面的电通量恒等于零； 之所以称其为电场，是因为具有电场的基本性质：对处于其中的电荷具有力的作用。 我们共学习了两种电场：静电场、涡旋电场； 任意电场都可以看作是静电场与涡旋电场的叠加，即： ——Maxwell方程组之一 。 上一式表明，在磁感矢量随时间变化的空间，处处存在电动势，与导体存在与否无关。 到现在为止，我们对各种电源的电动势有了更为充分的理解： 三、应用举例 涡旋电场： 磁通量为等腰三角形与30度的 扇形的磁通量，等腰三角形面 积： ，扇形面积： 环路电动势： 因涡旋电场方向与OA和OC垂直，所以OA和OC上电动势为0；因此，环路OAC的电动势即为AC上的电动势。方向：A C 作业： P484???? T10.10? T10.13?? T10.14? T10.20（电感） §5.3线圈电感与电感储能 本节将介绍： （1）涡旋电动势的两种基本形式：自感电动势、互感电动势。 （2）反应线圈性质的重要参数，自感系数、互感系数。 （3）自感储能，互感储能的计算等。 一、线圈的电感 1、自感： 线圈自身所载电流随时间 变化，在线圈自身中产生 感应电动势的现象叫自感 现象。所产生的电动势叫 自感电动势。 定量： 可以证明，线圈的全通量，与通过的电流成正比： L ——线圈的自感系数，简称自感。 L只与线圈本身的特性有关：匝数、形状、大小、介质情况等。 L的单位：H（亨） 可以理解为：线圈通过一个单位的电流时，线圈的全磁通。 3、自感与互感的关系： 当两线圈相距较近时， 自感和互感同时存在。 44 M 若一个线圈产生的磁力线全部穿过另一个线圈的每一匝导线，称为两线圈之间无漏磁。此时两线圈耦合最紧密，称理想耦合。 此时： 当有漏磁时： 综合： 45 二、电感储能 电流建立过程： 2、互感储能 当两