电磁感应与暂态过程ppt演示文稿.ppt

第五章 电磁感应和暂态过程 主要内容 1. 电磁感应的基本定律 2. 动生电动势和感生电动势 3. 自感与互感 4. 涡电流 5. 自感磁能与互感磁能 §５.１　 电磁感应定律 　1. 电磁感应现象 2. 法拉第定律 3. 楞次定律 5.1.1 电磁感应现象 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电与磁互相联系和转化的重要方面。1820年,奥斯特的发现第一次揭示了电流能够产生磁,从而开辟了一个全新的研究领域。1822-1831年英国物理学家法拉第进行多次实验和研究在1831年发现电磁感应定律。 结论:不管什么原因使穿过闭合导体回路所包围面积内的磁通量发生变化（增加或减少），回路中都会出现电流，这种电流称为感应电流。在磁通量增加和减少的两种情况下，回路中感应电流的流向相反。感应电流的大小则取决于穿过回路中的磁通量变化快慢。变化越快，感应电流越大；反之，就越小。  5.1.2 法拉第定律 表述：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不　　　 　　　论这种变化是什么原因引起的，回路中都会建　立 　　　起感应电动势，且此感应电动势正比于磁通量　　　　　　 　　　对时间变化率的负值。 数学表达式：当采用国际单位制时，比例系数为 1，数学　　　 　　　　　　表达式为： 注意：（1）“—”号反映感应电动势的方向与磁通量变化　　　　 　　　　　　之间的关系： 即选定回路 L 的绕行方向，　　　 　　　　　　规定：与绕行方向成右手螺旋关系的磁通量 　　　　　　正，反之为负。 （2）如果回路由N匝密绕线圈组成，则通过线圈　 　　　　　　的磁通用磁链表示: 则感应电流和感应电量：  （1）感应电流: 回路中的总电阻为R，则回路中的感应电流为:  （2）感应电量: 在 时间内，通过回路截面的感应电量为: , 感应电量仅与回路磁通量的变化量有关，而与磁通量变化的快慢无关；  5.1.3 楞次定律 两种表述: １. 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激 发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化 ２. 感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原 因 应用: 　 判断感应电动势的方向;楞次定律实际上是能量 守恒定律的一种表现。  用楞次定律判断感应电流方向的步骤:（1）判断穿过闭合回路的磁通沿什么方向，发生什么变化（增加或减少）；（2）根据楞次定律来确定感应电流所激发的磁场沿什么方向（与原来的磁场反向还是同向）； （3）根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁场方向确定感应电流的方向。 例１ (交流发电机的原理)均匀磁场中,置有面积为 S的可绕OO’轴转动的N匝线圈。若线圈以角 速度作匀速转动,求线圈中的感应电动势。 解: t时刻，线圈外法线方向于磁感强度的夹角 为 ， 穿过线圈的磁通匝链为:　 线圈中的感应电动势为： §５.２ 动生电动势和感生电动势 根据法拉第电磁感应定律：只要穿过回路的磁通量发生了变化，在回路中就会有感应电动势产生。而实际上，引起磁通量变化的原因不外乎两条：其一是回路相对于磁场有运动；其二是回路在磁场中虽无相对运动，但是磁场在空间的分布是随时间变化的，我们将前一原因产生的感应电动势称为动生电动势，而后一原因产生的感应电动势称为感生电动势。  5.2.1 动生电动势 表述：导体或导体回路在磁场中运动而产生的电 动势称为动生电动势。 动生电动势的来源: 运动导体内每个电子受到方向向上的洛仑兹 力为： , 正负电荷积累在导体内建立电 场 ；当 时达到动态平衡，不再有宏 观定向运动，则导体 ab 相当一个电源，a为负极 （低电势），b为正极（高电势），洛仑兹力就是 非静电力。 动生电动势计算: 　　 非静电力　克服静电力　作功，将正电荷由a端（负极）通过电源内部搬运到b端（正极）．则单位正电荷所受的非静