第11章电磁感应案例.ppt

本章完 2、自感系数 法拉第电磁感应定律： 毕奥-萨伐尔定律： 定义比例系数为自感系数： 在(SI)制中，L的单位：亨利(H)，1亨利=1韦伯/1安培 自感系数表征了回路中的“电惯性” 质量表征了物体的“惯性” 计算自感系数的步骤： 解： 因为是均匀磁场，所以： 例 计算长直螺线管（长?、截面半径R、单位匝数n、充满磁导率?的磁介质）的自感系数。 密绕长直螺线管 ①先求自感线圈中的B值； ③最后由定义求 。 ②再求通过1匝线圈的 及N匝的 ； 二、互感应 1、互感现象 在相邻的线圈中，由于邻近线圈中电流发生变化而引起电磁感应的现象。 2、互感系数 当两线圈的形状、匝数、互相位置保持不变时，根据毕奥—萨伐尔定律： 实验与理论均证明 M表示两线圈的互感系数，简称互感。 同理 3、互感电动势 同理，电流I2的变化在线圈(1)中产生的互感电动势 电流I1的变化在线圈(2)中产生的互感电动势 * 第11章 电磁感应 §11-1 电磁感应定律 §11-2 动生电动势 感生电动势 §11-3 电子感应加速器 涡电流 §11-4 自感与互感 §11-5 磁场能量 §11-1 电磁感应定律 一、电磁感应现象 在导体回路中由于磁通量变化而产生感应电流的现象。 怎样产生磁通量的变化？ 改变回路 改变磁场 二、楞次定律 注意：其“补偿”的是磁通的变化，而不是磁通本身 　 闭合回路中产生的感应电流的方向，总是使得这感应电流在回路中所产生的磁通去补偿（或反抗）引起感应电流的磁通的变化。 感应电流方向的判断 确定外磁场方向→分析磁通量的增减→运用“反抗外场的变化”判断感应电流磁场的方向→运用右手缧旋法则确定感应电流方向。 N S 三、电动势 电源外部： 正电荷从正极运动到负极。 电源内部： 正电荷从负极运动到正极； 电场方向从正极指向负极。 非静电力克服电场力做功，将正电荷从负极运送到正极，维持电源的电势。对于非静电力，引入非静电场电场强度： 电动势定义：经过电源内部，将单位正电荷从负极运送到正极，非静电力所做的功，即： 四、法拉第电磁感应定律 全电路欧姆定律：感应电流源于感应电动势。 　　不论何种原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势的大小与磁通量对时间的变化率成正比。即 ③　若为N匝线圈，则 ①　在SI制中：K=1 ②　式中的负号是楞次定律的数学表示 式中　　　　称作磁通链。 电磁感应定律的应用：磁通计 那么t1 ～ t2 时间内通过导线上任一截面处的感应电量为： 如果能测出导线中的感应电量，且回路中的电阻为已知时，那么由上面公式，即可算出回路所围面积内的磁通的变化量——磁通计就是根据这个原理设计的。 如果闭合回路中为纯电阻R时，则回路中的感应电流为： 说明：在一段时间内，通过导线截面的电量与这段时间内导线所围磁通的增量成正比。 振动杆 例 磁换能器常用来检测微小的振动。如图，在振动杆的一端固接一个N匝的矩形线圈，线圈的一部分在匀强磁场 中，设杆的微小振动规律为 ，线圈随杆振动时，线圈中的感应电动势为____________________。 例 将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时：[ ] (A) 铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势． (B) 铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小． (C) 铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大． (D) 两环中感应电动势相等． D §11-2 动生电动势与感生电动势 感应电动势的两种类型： 对应于磁通变化的两种方式，感应电动势可分为动生电动势和感生电动势。 动生电动势：磁场不变，回路的一部分相对磁场运动或回路面积发生变化致使回路中磁通量变化而产生的感应电动势。 感生电动势：另一种情况是回路面积不变，因磁场变化使回路中磁通量变化而产生的感应电动势 两种感应电动势的非静电力的实质是不同的。 一、动生电动势 1、动生电动势的电子理论解释 电子受洛仑兹力： 电动势为： - - - + + + 将这段导线视为电源，那么非静电力为洛仑兹力，非静电场定义为： 因此在任意导线L中所产生的动生电动势为： 两个受洛仑兹力： 总洛仑兹力： 2、产生动生电动势的过程中的能量转换 电子受洛仑兹力： 洛仑兹力总是垂直于电荷的运动速度而不做功； 洛仑兹力在搬运电荷的过程中需要做功，而产生电动势。 矛盾： 总的洛仑兹力的功率为： 利用混合积公式 总的洛仑兹力的功率