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电磁感应 作者： 郑小娟 制作： 郑小娟 日期： 99.11 欢迎您使用电子教案 请提出您的宝贵意见 * 16-3 感生电动势 涡旋电场 一、变化的磁场产生感生电动势 二、感生电动势 三、涡旋电场的性质 四、涡电流（涡流） 五、感生电动势及感生电场的计算 * 一．变化的磁场产生感生电动势 当回路 1中电流发生变化时， 在回路2中出现感应电动势。 产生感应电动势 的非静电力是什么？ G 1 2 R ε m Φ 电磁感应 非静电力 非静电力 感生电动势 ? 洛仑兹力 动生电动势 * 关于电荷所受的力 1、电荷受到的其他电荷激发的电场对它的库仑力。 2、运动电荷受到的磁场对它的洛仑兹力。 3、既然线圈不动，而磁感应强度变化出现感生电动势， 则线圈中电子必受到一个力， 它既非洛仑兹力也非库仑力。 ？ * 有两种起因不同的电场： 一般空间中既可存在电荷又可存在变化的磁场。 所以空间中既存在库仑电场又存在感生电场。 库仑电场：由电荷按库仑定律 激发的电场 感生电场：由变化磁场激发的电场 （作用于单位电荷上的感生电场力的功就是感生电动势） 非静电力 感生电动势 感生电场力 * 二、感生电动势 由法拉第电磁感应定律： 由电动势的定义： 线积分的方向应与的 正方向成右手螺旋关系 * 1. 此式反映变化磁场和感生电场的相互关系， 即感生电场是由变化的磁场产生的。 3、 S 是以 L 为边界的任一曲面。 讨论 2. 这是电磁场基本方程之一。 的法线方向应选得与左边 的曲线 L的积分方向成右手螺旋关系 4、某一段细导线内的感生电动势 * ？ 与 构成左旋关系。 4、 如果变化的磁场空间中不存在任何导体， 那么此空间是否不存在感生电场？ * 动生电动势 感生电动势 特点 磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化 闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化 原因 由于S的变化引起回路中?变化 由于B的变化引起回路中?变化 非静电力就是洛仑兹力，由洛仑兹力对运动电荷作功而产生电动势 变化磁场在它周围空间激发涡旋电场，非静电力就是感生电场力，由感生电场力对电荷作功而产生电动势 结论 其方向由 决定 其方向由 的积分方向决定 沿 的来源 非静电力 * 麦克斯韦假设 类比磁感应强度的高斯定理 三、感生电场的性质及与静电场的比较 不是位场。不是位场的场叫做涡旋场， 故 是涡旋场，往往把感生电场叫做涡旋电场。 场是无散场。 线是连续曲线，它在 场中没有起点和终点。 环流 即涡旋电场是有旋无势场。 * 感生电场（涡旋电场） 由静止电荷产生 由变化磁场产生 是发散场， 线是“有头有尾”的， 是无散场， 是一组闭合曲线 静电场（库仑场） 是位场（无旋场）可以引入电位概念 是涡旋场（非位场） 不能引入电位概念 起于正电荷而终于负电荷 线是“无头无尾”的 * 静电场和涡旋电场的共同点：均对电荷有作用力。 总电场： 是发散场 是涡旋场 * 四. 涡电流（涡流） 1. 涡电流的概念 大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。 铁芯 交 流 电 源 涡流线 铁 芯中的 涡电流 * ２．涡电流的热效应 　　利用涡电流进行加热的方法叫做感应加热。 3、电磁阻尼（付科摆） 利 2、家用 电磁灶 电饭煲 工频炉 中频炉 高频炉 及特种合金 1、冶炼难熔金属 * 减少涡流的途径 1、选择高阻值材料 （电机变压器的铁芯 材料是硅钢而非铁） 2、多片铁芯组合 弊 增加能耗 热效应过强--温度过高-- --易破坏绝缘--造成事故 应减少涡流 如变压器铁芯。 * 五、感生电场的计算 例1：局限于半径 R 的圆柱形空间内分布有均匀磁场， 方向如图。磁场的变化率 求： 圆柱内、外的 分布。 方向：逆时针方向 * 讨论 负号表示 与 反号， ，则 与 L 积分方向切向同向。 ，则 与 L 积分方向切向相反。 （1） （2） 由此可据 来确定 的方向。 的正负 * 在圆柱体外，由于B=0 上 于是 虽然 上每点为0， 在 但在 上则并非如此。 由图只知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内 上 故 * 方向：逆时针方向 * E 感 r R O 无限长圆柱体内外 与 r 的关系类似于 均匀带电球体内外 与 r 的关系。 * [例2] 有一匀强磁场分布在一圆柱形区域内， 已知： 方向如图. 求： * 用 求解 解一: * 解二: 积