第12章-电磁感应(法拉第电磁感应定律)1分解.ppt

法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的.他是电磁理论的创始人之一，于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. 第12章 电磁感应 12.1 电磁感应定律 一 电磁感应现象 总之 发生变化 (导体回路中一部分切割磁力钱) 1） 不变 变化 2） 不变 变化 （各种原因） 二、法拉第电磁感应定律 导体回路中感应电动势 成正比，在国际单位制中， 变化率 其数学表达式为： 的大小与穿过该回路的磁通量的时间 3） 不变 不变 和 之间夹角变化（线圈在磁场中转动） 电磁感应演示 式中“－” 如图 (a) 如图 (b) (a) (b) 若线圈是Ｎ 匝串联而成 , 则 : 穿过整个线圈的磁通匝 链数---磁链 1 V= 1 Wb/ s 单位：韦伯 N 用愣次定律判断感应电流 I 方向 （b） （a） N 三、楞次定律 闭合回路中，感应电流的流动方向，总是使该电流激发的磁场去阻碍引起感应电流的磁通量的变化． 例：直导线通交流电 置于磁导率为? 的介质中。求与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势。 解：设当I ?0时，电流方向如图 （常数I0 和? 0) 设回路L方向如图 在任意坐标处取一面元 交变的电动势 取两个特殊的时间点来讨论 一、动生电动势的产生原因 b “+” a “-” 非静电力是作用在电荷上的洛伦兹力: 普遍式: 闭合回路: 每个电子受洛伦兹力： 动生电动势： F安 I 非静电场强 R 图中： + - 12.2 动生电动势 二、洛伦兹力是非静电力但不做功： 自由电子受总洛伦兹力： 电子受洛伦兹力的功率： 总的洛伦兹力不对自由电子做功 洛伦兹力起能量转化的作用， 它只传递能量，不提供能量。 为使棒以 v 匀速运动, 施加外力 克服洛伦兹力的一个分力 例：长L的铜棒OA，绕其固定端O在均匀磁场 中以 ?逆时针转动 ，铜棒与 垂直 ，求?动。 解一： 取线元 与 同向 解二： 构成扇形闭合回路 由楞次定律 求： I a b c 例： 12.3 感生电动势 涡旋电场及其应用 一个静止不动的导体回路，只要磁场变化导致穿过回路磁通量发生了变化，就会在回路中产生感生电动势： 麦克斯韦提出：变化的磁场在其周围空间激发 一种新的电场，称为感生电场或涡旋电场，用 表示． 正是这一涡旋电场产生了感生电动势: 一、感生电动势和涡旋电场 变化的均匀磁场 a b c 涡旋电场是非保守场不能引入电势概念！ 例：同一时刻 b、c 两点间感生电场沿不同的路径的积分值不同。 内 内 在上题的磁场中， 当 时， 在螺线管内横截面上， 有一长为L、距圆心的垂直距离为h的直线MN，如图，试求MN 上的感应电动势。 M N h O 解： 方法一： Ek r 上的感应电动势为 ?i 的真实方向为由N至M, 方法二： 作辅助线NO和OM，因Ek沿切向，故它沿NO和OM段的线积分为零，所以闭合曲线NOMN上的感应电动势即为MN段上的感应电动势。 设绕行方向为NOMN， 则 面积 M N h O 感生电场是非保守场 和 均对电荷有力的作用. 感生电场和静电场的对比 静电场是保守场 静电场由电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生 . * 二、 电子感应加速器 原理：在电磁铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流励磁电磁铁时，在环形室内除了有磁场外，还会感生出很强的、同心环状的涡旋电场。用电子枪将电子注入环形室，电子在洛伦兹力的作用下，沿圆形轨道运动，在涡旋电场的作用下被加速。 电子感应加速器是利用涡旋电场加速电子以获得高能粒子的一种装置。 三、涡旋电流及其在工业上的应用 感应电流不仅能在导电回 路内出现， 而且当大块导体处在变化的磁场中时，在这块导体中也会激起感应电流.这种在大块导体内流动的感应电流,叫做涡电流 , 简称涡流. 应用 热效应、电磁阻尼效应. 涡流演示