第11章 电磁感应[修正版].ppt

* 本章内容 第11章 电磁感应 §11.1 电磁感应基本定律 §11.2 动生电动势 感生电动势 §11.3 自感和互感 §11.4 磁场的能量 §11.5 麦克斯韦电磁场理论简介 补充知识： 电动势 为保证电流的连续性，在电源内部须存在一种能反抗静电力、并把正电荷由负极低电势处推向正极高电势处的非静电力Fk 电源 什么装置能提供非静电力？ 例: 干电池、发电机、太阳能电池 能将其他形式的能量 转化为电能的装置。 如何度量这种本领？ ε ----电动势 补充知识： 电动势 G 。 。 Fk Fe + (非静电性场强) 电动势：非静电力Fk 把单位正电荷 从负极通过电源内部搬到正极所作的功 (1) ε 反映电源作功本领，与外电路无关； (2) ε 是标量，规定其方向为电源内部电势升高的方向； (3) 如果一个闭合电路 L 上处处都有非静电力 Fk 存在 结论 静电场、稳恒电流的磁场 不随时间变化 如果（电）磁场随时间变化 什么现象？什么规律？ 实验 磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流 一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流 不论用什么方法，只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，此回路中就会有感应电流产生。 ----电磁感应现象 结论 §11.1 电磁感应基本定律 （1831年，法拉第） 关键： 磁通量发生变化是引起闭合导体中产生电流的必要条件。 11.1.1 法拉第电磁感应定律 在国际单位制中 感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比 (1)负号“－” 表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因—— 楞次定律 (2) 若回路是 N 匝密绕线圈 (3) 若闭合回路中电阻为R 感应电荷为 说明 磁通链 确定感应电动势 ε 的方向 1. 在回路上选一与引起ε 的磁场方向呈右螺旋关系的绕行方向为正方向。 2. 当穿过回路的磁通量增大时，感应电流的磁场方向和原磁场的方向相反，阻碍原磁场增强。 反之，当穿过回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，阻碍原磁场变小。 绕行方向 绕行方向 绕行方向 绕行方向 ε的方向 ε的方向 ε的方向 ε的方向 总结：绕行方向是ε 的假定方向， 若ε 0 则与假定方向同向；反之，则反向。 解 通过面积元的磁通量 （选顺时针方向为正） 求 线框中的感应电动势 在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面。设线框以匀速度 垂直导线水平向右运动。 t=0 时，线框与导线紧靠。 例 讨论： 若导体线框不运动而是与长直导线保持相对静止，但长直导线通以电流， ，则结果如何？ a b × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × §11.2 动生电动势 感生电动势 两种不 同机制 1. 相对于实验室参照系，磁场不随时间变化，而 导体回路运动（切割磁场线）------动生电动势 2. 相对于实验室参照系，若导体回路静止， 但磁场随时间变化------感生电动势 11.2.1 动生电动势 ○ G fm Fe 当 时达到平衡 动生电动势 洛伦兹力——非静电力，充当搬运电荷的力 非静电性场强Ek为 闭合回路中的动生电动势为 动生电动势为 而 (1) 适用于一切产生电动势的回路 (2) 讨论 适用于切割磁场线的导体 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B (3) 洛伦兹力总是垂直于电子的速度方向，对电子不作功，那么建立的电场的能量从何而来？ 为使导体棒保持速度为v的匀速运动，必须施加外力f0以克服洛仑兹力的一个分力f′. 外力f0 所做的功转化为感应电