变化的电场和磁场教案.docVIP

河北职业技术师范学院教案 编号理论 2003——2004学年度 第一学期 系（部）数理系 教研室 物理教研室 任课教师 高忠明 课程名称 大学物理学 授课章节：第七章 授课班级 授课日期 课 题 变化的磁场和电场 时 数 教学目的及 要 求 教学重点 难 点 应用 教学方法及 教 具 讲授 课堂设计（教学内容、过程、方法、图表等） 时间分配 第七章 变化的磁场和电场 §7.1 电动势 电源 非静电性力 非静电性场 电源电动势：把单位正电荷由电源负极经电源内部输送到电源正极非静电力所作的功。 在输运一个载流子的过程中，非静电力作功 故电源电动势 电路中的电动势：沿l方向的电动势 § 7..2 电磁感应定律 一 楞次定律：闭合回路中的感应电流的方向，是要使感应电流在回路所围面积上产生的磁通量，去抵消或反抗引起感应电流的磁通量的变化。 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现 二 法拉第电磁感应定律： 1.约定：有一个闭合回路l，任选一个方向作为回路绕行的正方向。回路所围曲面S的法向n 取回路正方向的右手螺旋方向，通过回路所围的任何一个曲面上的磁通量都相等，与曲面的选取无关，简称为回路中的磁通量。 2.定律表述：当回路l中的磁通量变化时，在回路上产生的感应电动势为 法拉第电磁感应定律中的负号，代表着对感应电动势方向的判定，是楞次定律的数学表示。 对于线圈，全磁通 例1图 例1 如图12-7所示，一长直电流I旁距离r处有一与电流共面的圆线圈，线圈的半径为R且R r。就下列两种情况求线圈中的感应电动势。 (1) 若电流以速率增加； (2) 若线圈以速率v向右平移。 解 穿过线圈的磁通量为 (1) 按法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势大小为 由楞次定律可知，感应电动势为逆时针方向。 (2) 按法拉第电磁感应定律 由于，故 由楞次定律可知，感应电动势为顺时针方向。 例2 如上题图所示，一长直电流I旁距离r处有一与电流共面的圆线圈，半径为R，且R r，若电流以速率增加，且线圈以速度v向右平移，求线圈中的感应电动势。 解 设线圈回路l的正方向为顺时针方向，则l所围面积S的法向向纸内，过S的磁通量为正。 按电磁感应定律，沿l产生的感应电动势为 若，表示感应电动势沿l方向，若，表示逆l方向。不难看出，例12.2讨论的情况是例12.1所讨论的(1)、(2)两种情况的综合，其结果也正是例12.1所得到的两个结果的迭加。 例3图 例3 如图12-8所示，一回路l由N匝面积为S的线圈串联而成，回路绕行的正方向及面积S的法向矢量n均已标明在图中。线圈绕z轴以匀角速度转动，t=0时线圈法向与x轴的夹角。若有均匀磁场沿x轴方向且，求回路中的感应电动势。 解 面积S上的磁链数。 按题意 故 感应电动势为： 当时，电动势沿着回路的正方向，时，电动势沿回路的负方向。若磁场为恒定磁场B=B0，则 则感应电动势 即为一般发电机中的交变电动势。 三、感应电流和感应电量 1．闭合回路中的感应电流 2．闭合回路中的感应电流 四、动生电动势 1.动生电动势的机制的解释 如图所示 载流子受洛伦兹力(非静电力) Fk的大小为 动生电动势的解释 方向向上，洛伦兹力场(非静电场)场强 ， 的大小为 方向向上，这是一个匀场。导线成为一个电源，电动势 电源电动势的方向沿l向 一般地，一段运动导线在磁场中运动时，以洛伦兹力为非静电力而形成一个电源。动生电动势 可以证明，此式表示：电动势的大小等于导线在单位时间扫过的磁通量(或形象地说成：单位时间切割磁力线的条数)。电动势的方向可以用正载流子所受洛伦兹力的方向来判定。 2.动生电动势与能量转换 洛伦兹力实现了机械能向电能的转化，但它的总功为零。 例4 如图所示，一导线弯成3/4圆弧，圆弧的半径为R。导线在与圆面垂直的均匀磁场B中以速度v垂直于磁场向右平动，求导线上的动生电动势。 例5图 例4图 例5 如图12-13所示，有一长度为l的直导线，在均匀磁场B中以角速度绕其一端O转动，转轴与磁场方向平行，求导线上的端电压。 例6 如图有一