大学物理 电磁感应小结与习题.pptVIP

作 业 13 —T12~15 (p.5~6) 预习第14章 * * * * * ( 电磁感应小结与习题) 对感应电场Ei的说明： 1） 是涡旋场——非保守场，不能引入势函数， 但它对在其场中的导体提供电动势： ①导体不闭合时?使导体内电荷重新分布?产生Ee 静电平衡时： 由于 的存在，则出现电势。 则导体内的总电场： 1 一、法拉第电磁感应实验 二、电磁感应定律的数学形式： 三、楞次定律 ： 判定感应电动势的方向（右手螺旋法则） 的分类 导体回路不动，磁场变化产生 磁场不变，导体回路运动产生 感生电动势 动生电动势 取半径为r，厚度为dr的圆筒，其电动势: ②在导体内： 静电平衡时，E=0， 即： U为导线两端的电位差，即开路时电源的端电压。 2)涡流：将导体块放置在Ei中，则在导体中将产生环形 电流→涡流。 解： 例：将半径为a的金属圆盘，厚为h，电导率为?，同轴放置在轴对称匀强磁场中，求圆盘电流强度及产生的热功率。 设B均匀，dB/dt0。 其上电阻为： 2 总电流： 产生的热功率： 3）物理中应用——电子感应加速器。 问题： 为什么在交变磁场时，每一个变化周期里，只有1/4周期是在给电子加速？ 1）涡流是有害的，它消耗电功率， 降低设备能量利用效率， 2）利用涡流产生的热量加热和熔化金属 结论： 3 电子感应加速器 原理：用变化的磁场所激发的感应电场来加速电子 加速器的成功证实了感应电场的客观存在 管中的电子受力： （切向加速） 电子 在管中沿逆时 针方向加速运动 交流电在前 周期时，假定管中的 感应电场（俯视）是顺时针的 （提供向心力） 4 电磁感应 感生 动生 导体回路 导线 自感 互感 线圈中两种典 型的电磁感应 电流变化 4a M12= M21=M 13-T18 如图，两圆环，初始时同心共面。 求：(1) 小环中产生的感生电流；(2) 小环转动的角速度；(3) 大环中产生的感生电动势。 解： 分析与讨论…… (1) 小环处为均匀场 方向⊙ (2) 小环受磁力矩，转动定律： 方向同 。 方向与 相反。 则有： 即： (3) 两圆环的互感： 大圆环的感生电动势 13-T6 如图所示，一导体棒ab在均匀磁场中沿金属导轨向右作匀加速运动，则电容器的Ｍ极板上 （Ａ）带有一定量的正电荷． （Ｂ）带有一定量的负电荷． （Ｃ）带有越来越多的正电荷． （Ｄ）带有越来越多的负电荷． 2. 若非匀加速，选择？ 答题要求（1—3必答）： 匀加速 非匀加速 3. 何种情况可选[ A ]和[ C ]？ 4. 问题的深入分析 导轨电阻、铁芯的磁导率、线圈的缠绕方式…… × × × × × × × × × a b M N 铁芯 1. 选择？简述理由？ 课堂测验题（作业题13-T6） 4b 例. 一导线构成正方形线圈然后对折，并使其平面垂直置于均匀 磁场 B 中，当线圈的一半不动，另一半以角速度 ω张开时（线圈边长为 2l 、此时张角为 θ ）， 线圈中感应电动势的大小 例. 桌子上水平放置一个半径 r =10 cm 金属圆环，电阻R=1?，若 地球磁场磁感应强度的竖直分量为 5?10-5 T，那么，将环面翻转一 次，沿环流过任一截面的电量。 思考与练习题 例.空气中有一无限长金属薄壁圆筒，在表面上沿圆周方向均匀地 流着一层随时间变化的面电流， 则筒内 5 例. 在半径为 R 的圆柱形空间内，充满磁感应强度 为B的均匀磁场， B 的方向与圆柱的轴线平行，有一无限长直导 线在垂直圆柱中心轴线的平面内，两线相距为 a，a R 。已知 dB/dt，求长直导线中的感应电动势，并讨论其方向。 俯视图 方向： 向右 向左 6 例.一内外半径分别为R1、R2的均匀带电平面圆环.电荷面密度?, 中心有一半径为 r 的导体小环(R1r) ，两者同心共面（如图）设 带电圆环以变角速度?=?(t) 绕垂直于环面的中心轴旋转，导体小 环中的感应电流 i = ？方向？ （已知小环的电阻为 R’）。 解：dI 在 r 内产生 dB 讨论: 顺时针 逆时针 7 例. 一矩形金属线框，边长为 a、b (b足够长），线框质 量为 m自感系数为 L ，电阻忽略，线框以初速度 v0 沿 x 轴方向从磁场外进入磁感应强度为B0