[理化生]09电磁感应.ppt

相对论.zq（北邮） chap10 电磁感应提纲 电磁感应定律 动生电动势和感生电动势 自感和互感 磁场的能量 10-1 电磁感应定律 三、楞次定律（1834年） 四.判断感应电动势 的方向： 10-2 动生电动势和感生电动势 二、公式的来源 ★均匀磁场 平动 ★均匀磁场 闭合线圈平动 ★均匀磁场 转动 ★非均匀磁场 平动 三、转动的线圈内的感应电动势 四、感生电动势 五、感生电场： 六、感生电场强度和感生电动势的计算 八、涡 电 流 应用： 七*、电子感应加速器 10－4 自感和互感 二、自感电动势： 四、自感系数的计算 五、互感电动势: 互感电动势: 10-5 磁场的能量 二、电容器与电感线圈比较 三、证明： 四、证明磁场能量密度： 右图中，线圈未动，产生 的非静电力 不会是洛仑兹力。 从对静止电荷作用的效果看， 只能是电场力。 感生电场又叫有旋或涡旋电场。 一般情况，空间可能既有静电场 ，又有感生电场 。 库仑场 揭示了电场和磁场是相互联系的。 例：将磁铁插入非金属环中，环内有无感生电动势？有无感应电流？ ?而无感生电流。 解：?有感生电动势存在。 涡旋电场与静电场相比： 相同处： 对电荷都有作用力，若有导体存在都能形成电流。 不同处： 涡旋电场电力线不是有头有尾，而是闭合曲线。 涡旋电场不是由电荷激发，而是由变化磁场激发； 这里，S是以l为边界的，当环路不变时，运算对易： 例：一段导线的感生电动势。 例：螺线管磁场（圆柱形磁场）变化引起的感生电场。 内部： 外部： O r E R Ek R r 例：求无限长螺线管内横截面上直线段MN的感生电动势（已知 ) 思路： N M L O h 例：比较两根直棒上的电动势的大小。 解： 例：B值减小，画出导线框中的电流方向. 大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场时，导体中激起的感应电流。 如图，当磁场减小时，金属盘中有顺时针的涡电流。 ?可利用涡电流产生热量，如工业中用的坩埚及电磁炉等。 I I 高频感应炉 ?阻尼摆： I ?变压器中磁场不断变化，必须切断涡电流。因此，把铁心做成一层层，互相绝缘。 例： 如图所示有一质量为m长为l的可移动的细导体棒MN, 电阻R较导线的电阻大得多.若开始时(t=0),细导体棒以速度V0运动, 求棒的速率随时间的变化关系。 R I N M F B v l x x+dx x 解：棒中的电动势： 感应电流： I= ?I/R= Bvl/R 安培力： 由牛顿第二定律,棒的运动方程为： 由t=0, v=v0 在磁场中安置一环形管真 空管作为电子运行的轨道。 当磁场发生变化时，就会沿 管道方向产生感应电场，射 入的电子就会被加速。 R L 利用感生电场加速电子的加速器 电子枪 电子受到两个作用： （1）受到磁场沿径向的洛仑兹力，充当维持电子作圆周运动的向心力。 （2）受到感生电场沿切向的力而加速 小：0.1~1MeV; 大：几百MeV; 可产生硬X射线以及人工 射线用于医疗或工业探伤 + + + + + + + + + + + + 讨论: 洛仑兹力 及 对电子做功的代数和为零。 实质上表示能量的转换和守恒。发电机原理在此。 阻止导体运动，必须由外力维持导体运动，外力所做的功，通过 转换为感应电流的能量。 A B A先亮，B后亮。 A猛然一亮，后渐灭。 A 自感 有维持原电路状态的能力（电磁惯性）。 一、自感现象的实验演示： 当回路中电流产生的磁通量发生变化时，在回路自身中激起的感应电动势。 称 L为自感系数。 单位：亨利H 磁通链与回路的电流成正比： 三、自感系数 L由自身性质决定（如：几何形状、 匝数及周围磁介质）而与电流无关。 自感电动势： ?负号表示自感电动势阻碍回路本身电 流的变化。 ?电流变化率为一个单位时，感应电 动势等于该线圈的自感系数。 工程上用仪表测量，少数规则元件可计算。 求L的步骤： 设 I （自感系数L可与电容器的电容C相对应） 例1：已知长直螺线管体积为V，单位长度的匝数为n,充满磁导率为 的磁介质，求其自感系数。 解题思路： nIS BS m m = = F 例： 如图,两个同轴圆柱形导体,其半径分别为R1和R2,通过它们的电流均为I,但相反。设在圆筒间充满磁导率为?的均匀磁介质。求自感. I I l B dr R1 r R2 B R Q S P 如图,若在