大学物理学电磁感应与位移电流

1、2022年3月23日1我们我们如何学习物理课如何学习物理课？ 活学活用、立竿见影活学活用、立竿见影 认真听课认真听课 看参考书看参考书 思考思考 做大量习题做大量习题各学习阶段的不同：中学各学习阶段的不同：中学大学基础课程大学基础课程深入课程深入课程重要特征：时延性增长重要特征：时延性增长有时难当堂听懂有时难当堂听懂 尽快课后复习的重要性尽快课后复习的重要性做习题加大做习题加大脑力运动量脑力运动量 听课与作业的听课与作业的连续性连续性 要勤奋地去做练习，只有这样，你才会发现，哪些要勤奋地去做练习，只有这样，你才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解。你理解了，哪些你还没有理解。 学习过程中主要

2、是靠做习题来锻炼，不做习题是练学习过程中主要是靠做习题来锻炼，不做习题是练不出本领来的。不出本领来的。2022年3月23日2华中科技大学华中科技大学 物理学院物理学院参考文献：清华大学参考文献：清华大学 张三慧张三慧 大学物理学（第二版）大学物理学（第二版） 程守洙程守洙 普通物理学（第五版）普通物理学（第五版） 马文尉物理学马文尉物理学(第四版第四版)Lin_林 钢基础物理交流群：基础物理交流群： 385838092022年3月23日313.1 13.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律13.2 13.2 感应电动势感应电动势13.3 13.3 互感和自感互感和自感13.4 13.4 磁

3、场的能量磁场的能量第第13 13章章 电磁感应电磁感应2022年3月23日4一、电磁感应现象：一、电磁感应现象： 1 1 磁铁与线圈有相对运动时，线圈中产磁铁与线圈有相对运动时，线圈中产生了电流。生了电流。13.1 13.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律2022年3月23日5 2 2 当一个线圈中电流发生变化时，它附当一个线圈中电流发生变化时，它附近的其它线圈中也产生了电流。近的其它线圈中也产生了电流。2022年3月23日6电路有电动势电路有电动势电路没有电动势电路没有电动势abic2022年3月23日7电路有电动势电路有电动势电路没有电动势电路没有电动势abic2022年3月23日8

4、问题问题: :这个回路没有这个回路没有“电池电池”检流检流计为何有电流计为何有电流指示？指示？目标目标: :找出找出“隐含隐含”在回路在回路中的中的“电池电池”感生电动感生电动势势。2022年3月23日9二、电磁感应（二、电磁感应（Faradays Law）定律：）定律： 感应电动势的大小和感应电动势的大小和通过导体回路的磁通量的通过导体回路的磁通量的变化率成正比。变化率成正比。ddit n 定义定义 闭合回路的绕行方向确定后，闭合回路的绕行方向确定后， 用右手螺旋法则确定回路包围用右手螺旋法则确定回路包围 的面积的方向的面积的方向 。tin2022年3月23日10in B1 B与与n同向同向

5、（或成锐角或成锐角）d0mBS0 ,0mmtmBid0dmt 与绕行方向相反与绕行方向相反0m讨论讨论 :d 0dmt2022年3月23日11in B2 B与与n同向同向（或成锐角或成锐角）d0mBS 0 ,0mmtmBid0dmt 与绕行方向相同与绕行方向相同0md 0dmt绕行方向2022年3月23日12in B3 B与与n反向反向（或成钝角或成钝角）d0mBS , 0 ,0mmtmB0idtdm与绕行方向相同与绕行方向相同0md 0dmt2022年3月23日13in B4 B与与n反向反向（或成钝角或成钝角）0SdBm 0 ,0mmtmB0idtdm与绕行方向相反与绕行方向相反0m0 d

6、tdm2022年3月23日14注注: 感应电动势的方向与人为规定的绕行方感应电动势的方向与人为规定的绕行方 向无关。即在相同条件下，感应电动势向无关。即在相同条件下，感应电动势 的方向具有绝对性。的方向具有绝对性。 当计算值当计算值 i 0，感应电流与绕行方向一致感应电流与绕行方向一致结论：结论：当计算值当计算值 i0，感应电流与绕行方向感应电流与绕行方向 相反相反2022年3月23日15三、感应电量三、感应电量dtdRRImi1idtdtdRdtIqmii1)(1100mmmRdRmm感应电量只与始末状态有关感应电量只与始末状态有关2022年3月23日16n感应电量只与始末状态有关感应电量只

7、与始末状态有关n)(10mmiRqBBBrm20Brm2BSm0线圈翻转线圈翻转180180度度201()2immrqBRR 电阻为电阻为R的圆线圈沿环流过任一横截面的圆线圈沿环流过任一横截面的电量为：的电量为：rr2022年3月23日17四、线圈的感应电动势四、线圈的感应电动势 N 匝线圈，每匝线圈的磁通量分别匝线圈，每匝线圈的磁通量分别 m1, m2, mn12iddddddmmmnttt mnmm21 当当iddmNt iddddmmNtt Nm磁链磁链2022/3/2318例例. .长直导线通有电流长直导线通有电流I，在它附近放有一在它附近放有一 矩形导体回路矩形导体回路. . 求：

8、1）穿过回路中的穿过回路中的； 2）若若I=kt（k=常数常数）回路中回路中i=？ 3）若若I=常数，回路以常数，回路以v向右运动向右运动，i =？ 4）若若I=kt，且回路又以且回路又以v向右运动时向右运动时，求求i=？设回路绕行方向为顺时针设回路绕行方向为顺时针，1）baldrBbaldrrI20abl Iln202） I=kt时时，在在t时刻时刻，abtlkln20dtdi0ln20ablk逆时针方向逆时针方向abIldrr3）I=常数常数，t 时刻时刻，此时回路的磁通此时回路的磁通：drrIl20.ln20vtavtbIldtdi. 0)(20vtbvtavball顺时针方向顺时针方向

9、a+vtb+vt2022/3/23194）综合综合2 2）、）、3 3），），t t时刻回路的磁通：时刻回路的磁通：.ln20vtavtbtkldtdivtavtbvtbvtavtabklln20.ln20vtavtbIl2022/3/2320例例 弯成弯成角的金属架角的金属架COD, 导体棒导体棒MN垂直垂直OD以恒定速以恒定速度度v在金属架上向右滑动在金属架上向右滑动，且且t=0. x=0，已知磁场的方已知磁场的方向垂直纸面向外，求下列情况中金属架内的向垂直纸面向外，求下列情况中金属架内的i: 1）磁场磁场B分布均匀，且磁场不随时间变化分布均匀，且磁场不随时间变化。 2）非均匀时变磁场非均

10、匀时变磁场，B=kxcos t。设回路绕向逆时针设回路绕向逆时针1） t 时刻时刻，x =vt 。tgtBvxtgxBSB222121vBOCDMNx02tgtBvdtdi方向与绕向相反，方向与绕向相反，只出现在只出现在MNMN上上。此处也可直接利用均匀场：此处也可直接利用均匀场：SBdtdidtdSBtgxdtdB221tgtBv 2BdSSdBd2022/3/23212） B不均匀不均匀，SB.dsBdsdBxdxxtgtkx0cos.cos313tgtkx .cos3133ttvktgtdtdi3333cossin31tvtktgtvttgk, 0i, 0i与绕向相同。与绕向相同。与绕向

11、相反。与绕向相反。vBOCDMNxxdx2022年3月23日2213.2 感应电动势动生电动势：动生电动势：导体在恒定磁场中运动时，产导体在恒定磁场中运动时，产生的感生电动势。生的感生电动势。2022年3月23日2313.2 感应电动势Vabi动生电动势：动生电动势：导体在恒定磁场中运动时，导体在恒定磁场中运动时，产生的感生电动势。产生的感生电动势。 取顺时针绕行方向取顺时针绕行方向0SmSdBBlxSBmdtdxBldtdmiBlViL，如图所示，求导线，如图所示，求导线L在与水平方向成在与水平方向成角时的动生电动角时的动生电动势的大小和方向。势的大小和方向。() dbiaVBlBV00() d