大学物理与实验I电磁感应及电磁场.pptxVIP

第1页/共94页大学物理与实验I电磁感应及电磁场第2页/共94页§8-1 电源 电动势§8-2 电磁感应定律§8-3 动生电动势§8-4 感生电动势和感生(应)电场§8-5 互感和自感§8-6 磁场的能量§8-7 麦克斯韦电磁场理论基础第3页/共94页§8-1 电源 电动势一、电源电容器放电过程----不能形成稳恒电流电源:提供非静电力的装置----将正电荷从低电势处移到高电势处第4页/共94页表示非静电力对应的“非静电场”二、电动势电源电动势：在电源内部，将单位正电荷从负极移到正极，非静电力所作的功单位：伏特(V)方向：电源内从负极到正极的方向----电源内电势升高的方向第5页/共94页非静电力存在于电流回路L中时----非静电场是一个非保守场讨论：电动势和电势是两个不同的物理量 电动势：与非静电力的功相联系 电势：与静电力的功相联系第6页/共94页§8-2 电磁感应定律一、电磁感应现象../../尹小刚/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/物理学家/法拉弟.ppt法拉弟发现了电磁感应现象第7页/共94页1.实验现象观察开合相对运动第8页/共94页绝缘架切割磁力线旋转第9页/共94页 2.实验结果分析共同特征：所围面积内?m发生了变化感应电动势：回路中?m的变化而产生的电动势两类感应电动势：(1)动生电动势: 磁场不变，回路或导线在磁场中运动(2)感生电动势: 回路不动，磁场变化第10页/共94页 说明：(1)两种情况兼而有之统称感应电动势(2)不构成回路： 没有感应电流，但感应电动势仍然存在第11页/共94页 二、法拉弟电磁感应定律感应电动势 ?i 的大小与穿过导体回路磁通量的变化率d?/dt成正比即负号反映感应电动势的方向第12页/共94页 讨论：(1)回路是任意的，不一定是导体 闭合回路电阻为R时有(2)?t =t2-t1时间内通过回路的感应电量第13页/共94页当 ，则有 ?=N?(3)对N匝串联回路 ?：磁通链数或全磁通第14页/共94页 二、楞次定律感应电动势的方向，总是使得感应电流的磁场去阻碍引起感应电动势 (或感应电流)的磁通量变化第15页/共94页　说明：实际应用时一般将大小和方向分开考虑(1)求大小(2)由楞次定律确定感应电动势的方向第16页/共94页[例1]环芯的相对磁导率?r=600的螺绕环，截面积S=2?10-3m2，单位长度上匝数n=5000匝/m。环上有一匝数N=5的线圈M，电阻R=2?。调节可变电阻使 I 每秒降低20A。求(1)M 中的感应电动势 ?i 和感应电流 Ii；(2)2秒内通过M的感应电量qi 第17页/共94页解：(1)由安培环路定律通过M的全磁通代入数值可得 第18页/共94页 (2)2秒内通过M的感应电量第19页/共94页 [例2]一长直导线载有稳恒电流I，其右侧有一长为l1、宽为l2的矩形线框abcd，长边与导线平行并以匀速v垂直于导线向右运动。求当 ad 边距导线 x 时线框中感应电动势的大小和方向第20页/共94页解：取线框回路的绕行方向为顺时针, 则线框的法线方向为距长直导线 r处取宽为dr的矩形小面元第21页/共94页线框中由楞次定律知，?i的方向为顺时针方向第22页/共94页[例3]边长为a的正方形线圈，在磁感应强度为 的磁场中以转速n旋转，该线圈由电阻率?，截面积s’的导线绕成，共N匝，设初始时刻线圈平面与磁场垂直。求(1)线圈转过300时线圈中的感应电动势；(2)线圈转动时的最大电动势，此时线圈的位置如何? (3)转过1800时导线中任一截面通过的感应电量第23页/共94页当 时 解：(1) 转过? 角时，通过线圈的磁通量为第24页/共94页(2)当 时(3)线圈电阻第25页/共94页§8-3 动生电动势一、 动生电动势取回路方向为顺时针方向，当ab与dc相距 x 时负号表示?i方向与所取回路方向相反第26页/共94页讨论：(1)由于框架静止，动生电动势只存在于运动导线ab内，由b指向a (2)ab导线相当于一个电源 电源内部，电动势方向由低电势指向高电势，即a点的电势高于b点第27页/共94页2.在 作用下，电子沿导线从a向b运动二、洛仑兹力解释1.自由电子随ab向右运动受到洛仑兹力的作用----形成逆时针方向的感应电流第28页/共94页 表示 方向与积分路径方向相同，即 b a3.洛仑兹力可等效为一个非静电场对电子的作用回路中的动生电动势为第29页/共94页 ，即洛仑兹力对电荷不作功，为何产生电动势？(课后思考)对任意运动导线L，动生电动势为----引起动生电动