电磁感应麦氏方程.ppt

* 大 学 物 理 喻力华 华中科技大学 物理学院。 Email: lhyu@，yulihua-wuhan@。 答疑时间： 单周：星期一（西五116室） 、星期三（东九B104） 。 双周：星期二（西五116室） 、星期四（东九B104） 。 （晚上7:30 ~ 9:30） 每周的第一次课交上周的作业。 参考书：清华大学出版社，张三慧，《大学物理学》 课件下载，公共邮箱： phyhust@126.com （登录网址： ） password: physics12 第十三章 电磁感应 §13.1 电源电动势 + – ? 电源、非静电力 静电力：欲使正电荷从高电势运动到低电势。 非静电力：欲使正电荷从低电势运动到高电势。 提供非静电力的装置就是电源，实际上电源 是把其他能量转换为电能的装置。 ? 电动势： + – 把单位正电荷从负极板经内电路搬 至正极板，电源非静电力做的功。 单位：焦耳/库仑=（伏特） 非静电力场强： 若外部存在非静电力： 1. 法拉第电磁感应定律 法拉第的实验: 共同因素：穿过导体回路的磁通量?M发生变化。 软磁体 §13.2 电磁感应定律 1）回路中： 其中B, ?, S有一个量发生变化, 回路中就有?i 产生。 2）规定回路的绕行方向： 若??, 则 ?i0 则 ?i 0 若|?|?, （法拉第电磁感应定律） 感应电动势： 2. 楞次定律 判断感应电流（感应电动势）方向的定律。 感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。 若? ? 若? ? 若? ? 若? ? 感应电流激发 的磁通量 磁通量的变化 （增加或减小） 一般由d?/dt? ?i的大小；由楞次定律? ?i的方向。 N S 外力克服电磁阻力作功，将其它形式的能量转换成回路中的电能 3. 电磁感应定律的一般形式 N 匝线圈： ? =?1+ ?2+ · · ·+ ?N ：磁通匝链数(全磁通)。 若?1= ?2= · · · = ?N ，则 ?i =－Nd? /dt。 感应电流： 磁通计原理： 若已知N、R、q，便可知??。若将?1定标（已知），则可计算出磁通量?2。 通过的电荷： 例1.长直导线通有电流I，在它附近放有一矩形导体回路. 求：1）若I=kt（k0），回路中?i？ 2）若I=常数，回路以v向右运动，?i？ 3）若I=kt，且回路又以v向右运动，?i？ I l r 解： 设回路绕行方向为顺时针， 1） 逆时针方向 2）I=常数，t 时刻回路的磁通： 顺时针方向 I l r 3）t时刻回路的磁通： 非静电场强： §13.3 动生电动势 产生动生电动势的机制：洛仑兹力 动生电动势： 感生电动势:导体回路不动,B变化;动生电动势:导体回路运动,B不变 例2. 均匀磁场B中ab棒沿导体框向右以v运动，求?i x x 解： 用法拉第定律： 谁为回路提供电能？ 电子同时参与两个方向的运动： 电子受到的总洛仑兹力： ——洛仑兹力不作功。 f1 f2 u V F v （f1作正功） （f2作负功） 外力作正功，将其他形式的能量转化为电能。 功率： 例3. 金属杆oa长L, 在匀强磁场B中以角速度?反时针绕点o转动，求杆中感应电动势的大小、方向。 解法一（动生电动势）： 解法二（电磁感应定律）： B o a ? L 方向： 例4. 在空间均匀的磁场中,长L的导线ab绕Z轴以? 匀速旋转,导线ab与Z轴夹角为? ,求：导线ab中的电动势。 方向从a到b 例5. 在真空中，有一无限长直导线电流I旁，有一半 圆弧导线以v向右运动。已知 r，R。 求?QP， P与Q哪点电势高？ 解： 1）导线上dl处距电流： Ek方向向上 dl=Rd? 2） 因为?i从Q→P，所以VP VQ。 a o 例6. o,a两点哪点电势高？ ? L o a 例7. 半径为R的金属环及同种材料同样粗细的金属线在均匀 磁场中，当金属线以速度V 运动到距圆心R/2处时，求此时感应 电流在圆心所生的磁感应强度的大小（设金属线单位长电阻为r) I I2 I1 V O l2 l1 R × × B 解：动生电动势： 圆弧在圆心处产生的磁场： 故：B1=B2 ，方向相反。 利用有限长直导线产生磁场的公式： 例8. 弯成?角的金属架COD, 导体棒MN垂直OD以恒定速 度v在金属架上向右滑动，且t=0, x=0，已知磁场的 方向垂直纸面向外，求下列情况中金属架内的?i : 1）磁场B分布均匀，且磁场不随时间变化。 2）非均匀时变磁场，B=kxcos? t。 解： 设回路绕向逆时针。 1）用电磁感应定律， t 时刻，x