大学物理下第十二章电磁感应2

1、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律tdd 方向：楞次定律方向：楞次定律SdBd SB SdBmm 动生电动势动生电动势ldBvN感应电动势感应电动势感生电动势感生电动势lBvldBvd2、感生电动势、感生电动势Maxwell 的假说：的假说： 变化的磁场在其周围空间激发一种电场，它变化的磁场在其周围空间激发一种电场，它提供一种非静电力能产生提供一种非静电力能产生 。这电场叫做感生。这电场叫做感生电场电场。 感生感生电场（电场（induced electric field) 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律电源电动势的定义电源电动势的定义SmSdtdtdBLkdlESBlEdtdSLk运动

2、电荷运动电荷变化电场变化电场磁场磁场 感生感生电场（电场（induced electric field)SBlEdtdSLk1) 感生电场的电场线是无头无尾的闭合曲线，类似于感生电场的电场线是无头无尾的闭合曲线，类似于磁感应线。称之为磁感应线。称之为有旋电场。有旋电场。2) 感生电场永远和磁感应强度矢感生电场永远和磁感应强度矢量的变化连在一起。量的变化连在一起。3)感生电场对电荷都有作用力感生电场对电荷都有作用力, 若有导若有导体存在都能形成电流。体存在都能形成电流。0dLe lESdjId0ii0LlB感EtB分析边界为圆的均匀场中的感生电场分析边界为圆的均匀场中的感生电场 R0dtdBdt

3、dSBlEdtdSLii2rBRrdtdBrr2Ed2iLilErdtdB2rE 涡 Rr dtdBr2RE2涡dtdBRr 2Ed 2iLilER oabh21BlSBdtdBh21dtdilba :ilidEl drhdtdB2rdtdBh21l解：解：UbUa例例4 4、在圆柱形的均匀磁场中，若在圆柱形的均匀磁场中，若 ，柱内直导线，柱内直导线abab的长为的长为l，且距圆心垂直距离为且距圆心垂直距离为h，求导线的感生电动求导线的感生电动势。势。0CdtdBl dcosdtdB2rl dhdtdB21例例5 5、边长为、边长为 20cm的正方形导体回路，放置在圆柱形空的正方形导体回路，放

4、置在圆柱形空间的均匀磁场中，已知磁感应强度的量值为间的均匀磁场中，已知磁感应强度的量值为 0.5 T ，（如图所示），若磁场以（如图所示），若磁场以0.1T/S的变化率减小，的变化率减小，AC边边沿圆柱体直径，沿圆柱体直径，B点在磁场的中心。点在磁场的中心。1 1）用矢量标出）用矢量标出A、B、C、D、E、F、G各点处感生电场各点处感生电场E的方向；的方向；2 2）AC边内的感生电动势有多大？边内的感生电动势有多大？3 3）回路内的感生电动势有多大？）回路内的感生电动势有多大？4 4）如果回路的电阻为）如果回路的电阻为2，回路中的感应电流有多大？回路中的感应电流有多大？5 5）A 和和C 两点

5、间的电两点间的电势差为多少？哪一点电势高。势差为多少？哪一点电势高。ABCDEFG解：解：2)3)4)ABCDEFG5)（全电路欧姆定律）（全电路欧姆定律）0ACdtdBa2RIIRUACR43IV1043A1023V1013CAUU(2) AC, (3) , (4)I, (5)UACBa2铁铁 芯芯线圈线圈电电束束子子 环形环形真空真空室室B磁场磁场电子感应加速器电子感应加速器用感应电场使电子加速用感应电场使电子加速 两基本因素：两基本因素：加速加速, ,转圈。转圈。1940年美国物理学家克斯特研制成功年美国物理学家克斯特研制成功 当磁场发生变当磁场发生变化时，就会沿管化时，就会沿管道方向产

6、生感应道方向产生感应电场，射入的电电场，射入的电子就会被加速。子就会被加速。B)0dtBd(kEmFvkFkE)0dtBd(kEp 165 图图12-18加速发生在加速发生在1/4周期内。周期内。kFmFrmvevB2r dtdr2eeEFr0dr2e)mv(dB21Br 轨道环内的磁场等于它围绕面积轨道环内的磁场等于它围绕面积内磁场平均值的一半。内磁场平均值的一半。 设环形真空管的轴线半径为设环形真空管的轴线半径为 R，如何使电子在其中运如何使电子在其中运动动?磁场有何要求？磁场有何要求？reBmvr dtdEr2drLr lEdtdr21ErdtmvdBrr2er2emv2涡电流涡电流 感

7、应电流不仅能感应电流不仅能在导电回在导电回 路内出现，路内出现， 而且当而且当大块导体大块导体与磁与磁场有相对运动或处在场有相对运动或处在变化的磁场中时，在变化的磁场中时，在这块导体中也会激起这块导体中也会激起感应电流感应电流.这种在大块这种在大块导体内流动的感应电导体内流动的感应电流流,叫做叫做涡电流涡电流 , 简称简称涡流涡流. 应用应用 热效应、电磁阻尼效应热效应、电磁阻尼效应.炼制特殊钢炼制特殊钢去除金属电极吸附的气体去除金属电极吸附的气体电磁炉电磁炉涡电流的机械效应涡电流的机械效应演示演示涡电流涡电流期中考试通知期中考试通知一、考试时间：一、考试时间： 11月月12日（周一）上午日（

8、周一）上午 9：3011：30 考试地点：考试地点： 见教务处公布的名单见教务处公布的名单 考试内容：考试内容： 从开学到磁介质从开学到磁介质 考试方式：考试方式： 闭卷闭卷二、答疑时间：二、答疑时间：11月月11日（周日）日（周日） 上午上午 9：0011：30 下午下午 2：005：00 晚上晚上 6：009：00三、第十、十一章作业解答已张贴在理学院的布告栏里三、第十、十一章作业解答已张贴在理学院的布告栏里，也可到大学物理实验网站上核对。，也可到大学物理实验网站上核对。（ 202.120.99.174）静止电荷静止电荷静电场静电场EU电场线电场线等势面等势面EqFbaabUUqAUEl

9、dEU00ldE qSdEibaWW ED21ep26 7 ; p25 2; p 2 6 P26 7 现将两球壳用导线相连接，则它们的电势为多少？现将两球壳用导线相连接，则它们的电势为多少？q2、U2q1、U12021011R4qR4qU2022012R4qR4qU2202112UR4qqUU+q1 q1 +q2+q2外面的场强接导线前后一样外面的场强接导线前后一样）（120sinsina4IB无限长无限长a2IB012PDyxzoIx*BxoRI232220Rx2IRB）（R2IoB圆心2oR4IlB圆弧B200rrlI4Bdd 磁感应强度磁感应强度 电流元电流元习题册三习题册三 11、一无

10、限大均匀载流平面置于外场中一无限大均匀载流平面置于外场中，左侧磁感应强度量值为，左侧磁感应强度量值为B1，右侧磁感应强度量值，右侧磁感应强度量值为为3B1，方向如图所示。试求，方向如图所示。试求: (1) 载流平面上的面电流密度载流平面上的面电流密度 (2) 外场的磁感应强度外场的磁感应强度B。 j21BB001j21BB3001 yB1 3B1+载流导线载流导线运动电荷运动电荷BvqF二、磁力二、磁力)BvqEqF(F/vFFvFtnBIdFdlPxyoIBLBPMmSIPmIn BIn OO载流线圈（均匀场）载流线圈（均匀场） FdFdBdIdF2lx2l102IdIxxsinRIRdI1022sindFdFxP10 5EEDr 0 的关系的关系：EDP、)(er 1EPe0 HVplimMmmi0V 的关系的关系MHB,MBHdef