物理学 第三版 祝之光8第八章_电磁感应_电磁.ppt

8-1 电磁感应的基本定律 一、电动势 二、楞次定律 三、法拉第电磁感应定律 8-2 动生电动势 *涡旋电场 一、动生电动势 *三、涡旋电场 8-3 自感 *互感 磁场的能量 一、自感电动势 *二、互感电动势 三、磁场能量 *8-4 位移电流 麦克斯韦方程组 一、两类电场—静电场和涡旋电场 二、传导电流和位移电流 三、电磁场和麦克斯韦方程组 * * 第八章 电磁感应 电磁场 8-0 第八章教学基本要求 8-1 电磁感应的基本定律 8-2 动生电动势 *涡旋电场 第八章 电磁感应 电磁场 8-3 自感 *互感 磁场的能量 *8-4 位移电流 麦克斯韦方程组 教学基本要求 一、理解电动势的概念. 二、掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律, 并会用于计算感应电动势的大小和判断感应电动势的指向. 三、理解动生电动势, 能计算简单情况中的动生电动势. 四、了解感生电动势和感生电场的概念. 五、了解自感现象和自感系数. *六、了解互感现象和互感系数. 七、了解自感磁能公式, 了解磁场能量密度概念和磁场能量计算方法. *八、了解位移电流的概念, 了解麦克斯韦关于电磁场的基本概念和麦克斯韦方程组的积分形式及其物理意义. 预习要点 领会电源电动势的定义及其物理意义，弄清电动势指向的规定. 领会楞次定律及其物理实质，注意应用楞次定律判断感应电动势指向的方法. 什么是法拉第电磁感应定律及其数学表达式. 将其他形式的能量转变为电能的装置. 描写电源将其他形式能量转变为电能的能力. 非静电力在电源内部从负极到正极移动单位正电荷所作的功，等于非静电性场强在闭合电路上的环流. 1. 电源 2. 电动势 3. 电源电动势 规定电动势的指向从电源负极经内电路指向正极. 电源内 闭合回路的感应电流的方向，总是企图使感应电流本身所产生的通过回路面积的磁通量, 去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量的变化. 用楞次定律判断感应电流方向的方法:　　 ① 引起感应电流的磁场 的方向及回路中 是增加还是减少； ③ 由螺旋关系由 方向确定 I感 . ② 由楞次定律确定 方向； 增加 与 反向; 减小 与 同向. 感应电动势的大小正比于通过导体回路的磁通量的变化率. N匝线圈时 感应电流 (SI) （各匝中 相同） 例：证明在均匀磁场 中，面积为 S、匝数为N的线圈以角速度 绕垂直于 的轴线匀速转动时，(1) 线圈中的感应电动势按正弦规律变化; (2) 若线圈自成闭合回路, 电阻为R , 则在一周内外力矩所作的功等于感应电流所放出的焦耳热 . 解： (1) 在任一时刻t （ 为t=0时 与 的夹角） 令 (2) 感应电流放出的焦耳热为 线圈所受磁场的作用力矩的大小为 外力矩所做的功 即在一周内外力矩所作的功等于感应电流所放出的焦耳热. 可见，在电磁感应现象中是遵从能量守恒定律的. 令 预习要点 什么叫动生电动势? 什么叫感生电动势? 注意动生电动势产生的原因和数学表达式. 麦克斯韦关于涡旋电场的假设是什么? 涡旋电场有什么特点? 感生电动势的产生原因是什么? （1）稳恒磁场中的导体运动 （2）导体不动，磁场变化 动生电动势 感生电动势 引起磁通量变化的原因 在磁场中,导体棒以速度 沿金属导轨向右运动，棒内的自由电子被带着以速度 向右运动，因而每个自由电子都受到洛伦兹力的作用. 当导体在磁场中运动时内部的电荷所受的洛伦兹力 为非静电力. 它驱使自由电子向b端聚集，ab棒为电源，a端为正极，b端为负极. a b 自由电子所受的洛伦兹力: 非静电性场强 只在电源ab棒中存在，故 麦克斯韦尔假设变化的磁场在其周围空间激发一种电场，这个电场叫感生电场 . 闭合回路中的感生电动势 负号表示 与 成左螺旋关系. 由于圆柱形空间的对称性及磁场均匀增加，圆形磁场区域内 感线为一系列同心圆.且同一圆周上 大小相等,方向沿切线,指向与 成左螺旋关系. o R 解: 例:半径为R的圆柱形空间内存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度 以 的变化率均匀增加时，求圆柱形空间内各点处感生电场的场强. L 作半径为L的环形路径 由 有 预习要点 什么是自感现象? 自感电动势如何计算