14电磁感应.ppt

* 第14章 电磁感应 electromagnetic induction §14.1 法拉第电磁感应定律 §14.2 动生电动势 §14.3 感生电动势和感生电场 §14.4 自感 §14.5 互感现象 互感系数 §14.6 磁场能量 一. 现象 ? Φ 变化 ? 本质是磁场作用下产生电动势 electromotive force (emf) ×××××××× ×××××××× ×××××××× ×××××××× ×××××××× 均可使电流计指针摆动 第一类 第二类 §14.1 法拉第电磁感应定律 Faraday law of electromagnetic induction 二、法拉第电磁感应定律 感应电动势 induction emf 1、 感应电动势是由 磁通量的变化引起的 B的变化—感生 S的变化—动生 2、负号—表示感应电动势的方向 首先任定回路的绕行方向 磁通变化方向与绕行方向成右螺时规定为正 感应电动势的方向与磁通量变化方向相反 均匀磁场 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 均匀磁场 若取绕行方向，如图所示 判断回路L中感应电动势的方向 磁通量的变化方向与磁场的方向一致，为正 则 即 与L的绕行方向相反 若取绕行方向，如图所示 磁通量的变化方向为负 即 则 与L的绕行方向相同 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 均匀磁场 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 均匀磁场 3. 楞次定律 Lenz law 闭合回路中感应电流的方向，总是 使它所激发的磁场来阻碍引起感应 电流的磁通量的变化。 ? 若 若 回路中磁通的变化方向与磁场的方向一致 感应电流激发的磁场方向 与磁通的变化方向相反 回路中磁通的变化方向与磁场的方向相反 感应电流激发的磁场方向 与磁通的变化方向相反 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 均匀磁场 . 4、磁链 magnetic flux linkage 对于N 匝串联回路，每匝中穿过的磁通分别为 则有 磁链 5、纯电阻电路中的感应电流和感应电荷 时间通过的电量 回路中的感应电流 例1.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 已知 其中I0 和? 是大于零的常数 取回路L方向如图示 建立坐标系 在任意坐标处取一面元 交变的电动势 I 恒定，平面线圈以速率v向右运动，结果如何？ 把感应电动势分为两种基本形式 ? 动生电动势 motional emf ? 感生电动势 induced emf 下面研究的问题是：产生动生电动势的非静电力？ 产生感生电动势的非静电力？性质？ 设t =0, x =0;则t 时刻x = vt §14.2 动生电动势 由楞次定律定方向 1、典型装置：导线 ab在均匀磁场中作切割磁力线运动 电动势怎么计算？ 均匀磁场 a b a b 法拉第电磁感应定律 O x 设回路L方向如图 L 负号说明电动势方向与L方向相反 2、形成动生电动势的机制 因此形成动生电动势非静电力－－洛仑兹力 均匀磁场 a b 导体内的自由电子随导体以速率v 运动，受到洛伦兹力： 电动势的定义是：将单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极，非静电力作的功 作用在单位正电荷上的非静电力 a b ? 适用于一切产生电动势的回路 注意 ? 适用于切割磁力线的导体 结论 只有导线作横切磁力线运动， 才能产生动生电动势 均匀磁场 均匀磁场 洛仑兹力作功吗？ 电子随导线的运动速度 电子漂移速度 功率： 洛仑兹力不作功它是功的转移者 解： 在坐标 处取 该段导线运动速度垂直纸面向内 运动半径为 例2. 在空间均匀的磁场中 ，导线ab 绕Z 轴以 ? 匀速旋转，导线ab与Z轴夹角为? 设 求：导线ab 中的电动势 方向 a b 例3. 一半径为R 的铜盘在均匀磁场B 中以角速度? 转动， 求盘上沿半径方向产生的感应电动势。 均匀磁场 ? 解：圆盘可视为由无数导线半径　　并联而成。 　　圆盘的感应电动势＝ 　　　每个半径上的动生电动势 任取半径，在r 处取线元 方向：沿半径由盘心指向盘边 §14.3 感生电动势和感生电场 一.感生电场的性质 1、感生电场是