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文档简介

1、电磁感应本章内容电磁感应现象法拉第的实验几种典型实验NSGLNSGLNSGLGLKLGLKLGLKLGSNGSNGSNGSN楞次定律续法拉第电磁感应定律续上1)任一回路中:)任一回路中: SdB dSB cos其中其中B, , S有一个量发生变化有一个量发生变化, 回路中就有的回路中就有的 i存在。存在。2)“”表示感应电动势的方向,表示感应电动势的方向, i和和 都是标量,方向都是标量,方向 只是相对回路的绕行方向而言。如下所示:只是相对回路的绕行方向而言。如下所示:dtdi Bni Bni Bni 90),( nB 90),( nB 90),( nB 0cos dsB 与假定方向相反与假定

2、方向相反若若 ,则则 i00 则则 i0若若| | , 同向同向说明说明: :0 dtd 0 dtd Bni 90),( nB 0 反向反向若若| | , 则则 iUQ。能否用直线能否用直线PQ来代替来代替PQ?显然:显然: PQQPRrIv 220否!否! . Lil dBv 谁为回路提供电能?谁为回路提供电能?vBvef 洛洛 动动的出现是什么力作功呢?的出现是什么力作功呢?电子同时参与两个方向的运动:电子同时参与两个方向的运动:v方向,随导体运动;方向,随导体运动;u方向,导体内的漂移形成电流。方向,导体内的漂移形成电流。电子受到的总洛仑兹力:电子受到的总洛仑兹力:,21ffF VF 洛

3、仑兹力不作功。洛仑兹力不作功。f1f2uVFabv, 0 VF . 02121 vfufuvff即:即:显然:显然:, 0,/11 ufuff1作正功。作正功。, 0,212 vfufvf f2作负功。作负功。要使棒要使棒ab保持保持v运动,则必有外力作功:运动,则必有外力作功: 2ff 外外即:即:.1ufvf 外外四个结论:四个结论: )(uvF所以洛仑兹力总功为零所以洛仑兹力总功为零 (1)0)(dtAuF2f(2)2f正好与导体运动速度正好与导体运动速度的方向相反,导体要维持速度的方向相反,导体要维持速度运动,必须克服阻力运动,必须克服阻力做功;做功;(3)1f正好与电子运动速度正好与

4、电子运动速度u的方向相同,非静电力的方向相同,非静电力1f推动自由电子做功;推动自由电子做功;(4)外界克服阻力)外界克服阻力2f做功的能量转换成非静电力做功的能量转换成非静电力1f推动自由电子做功。推动自由电子做功。感生电动势时变磁场感生电场续上iE感应电场感应电场 的的特点特点:qFEi 1)iEeE与与一样,对场中的电荷有电场力的作用。一样,对场中的电荷有电场力的作用。2)iE不依赖空间是否有导体存在,不依赖空间是否有导体存在,iEqF 3)iE是非保守力场是非保守力场,。0 l dEi只要只要附近附近有有 ,则就有,则就有Ei的存在。的存在。0 dtdB感生电动势感生电动势 l dEi

5、i 对非闭合回路:对非闭合回路: l dEii 显然显然 i与导体回路形状有关与导体回路形状有关。iE的环路定律的环路定律 SdtBl dEi与与构成左旋关系。构成左旋关系。感感EtB 5、感感EtB tB方向 是有旋场是有旋场不能引入电势概念不能引入电势概念感感E感生电场(有旋电场)感生电场(有旋电场)由静止电荷产生由静止电荷产生由变化磁场产生由变化磁场产生线是线是“有头有尾有头有尾”的,的,静静E是一组闭合曲线是一组闭合曲线静电场(库仑场)静电场(库仑场) 是保守场(无旋场)是保守场(无旋场)可以引入电势概念可以引入电势概念起于正电荷而终于负电荷起于正电荷而终于负电荷感感E线是线是“无头无

6、尾无头无尾”的的0 ldEL静静可以引入与之相关的电可以引入与之相关的电势(差)的概念;势(差)的概念;没有与感应电场相关的电势没有与感应电场相关的电势(差)的概念。(差)的概念。方向方向:楞次定律楞次定律LSBEdldSt 感01SEdSq静0SEdS感例2)沿)沿1/4圆周将单位正电荷从圆周将单位正电荷从ab,求,求Ei作功作功 l dEAiab41 22rodldtdBr dtdBr24 沿沿3/4圆周圆周Ei作功作功 l dEAiab43 232rodldtdBr dtdBr243 oabriEdtdBrEi2 例例例iE例例. 如图放入一边长为如图放入一边长为l 的正方形导体回路的正

7、方形导体回路oabc。求:求:1)回路各边的感应电动势;)回路各边的感应电动势; 2) i总总; 3)哪点()哪点(c与与a)电势高。)电势高。解:解:1)iEoa iEoc 0 ocoa baiabldE badlE cos badldtdBr cos2 badldtdBl2baldtdBl2 221ldtdB 同理:同理:221ldtdBbc acbo2) i总总= ab+ bc或:或: SBdtd dtdBS 注:注:根据对称性:根据对称性:1),),2)的计算可以倒过来进行。)的计算可以倒过来进行。r l dEii l ddtdBrEi2 dtdBl2 dtdBl2 dtdi 总总3)

8、oabcUac=Ua Uc= i IiRi, 0 ocoa acbo等效电路等效电路结论一致结论一致22RRdtdBli 0212 dtdBlacUU 或或: Uaoc=Ua Uc=0 IiRi0。取半径为取半径为r,厚度为厚度为dr的圆筒的圆筒,其电动势其电动势dtddi 2rBdtd .2dtdBr 其上电阻为:其上电阻为:drhrR 2RddIii rhdrdtdBr 22 drdtdBhr 2 iidIIBh总电流:总电流:.412dtdBha 产生的热功率:产生的热功率: dPP 2idIR2481 dtdBha3、涡流的热效应、涡流的热效应电阻小,电流大,能电阻小,电流大,能够产生

9、大量的热量。够产生大量的热量。4、应用、应用高频感应炉高频感应炉加热加热真空无按触加热真空无按触加热电涡流的应用电涡流的应用 在我们日常生活中经常可以遇到在我们日常生活中经常可以遇到 干净、高效的电磁炉干净、高效的电磁炉电磁炉内部的励磁线圈电磁炉内部的励磁线圈电磁炉的工作原理电磁炉的工作原理 高高频电流通过频电流通过励磁线圈,励磁线圈,产生交变磁产生交变磁场,在铁质场,在铁质锅底会产生锅底会产生无数的电涡无数的电涡流,使锅底流,使锅底自行发热,自行发热,烧开锅烧开锅 内内 的的 食食 物。物。集肤效应集肤效应 集肤效应与激励源频率集肤效应与激励源频率f、工件的电导率、工件的电导率 、磁导率、磁

10、导率 等有关。频率等有关。频率f越高,电涡流的越高,电涡流的渗透的深度就越浅,集肤效应越严重。渗透的深度就越浅,集肤效应越严重。 当高频(当高频(100kHz左右)信号源产生的高频电压施加到左右)信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体附近的电感线圈一个靠近金属导体附近的电感线圈L时,将产生高频磁时,将产生高频磁场场H。如被测导体置于该交变磁场范围之内时,被测导。如被测导体置于该交变磁场范围之内时,被测导体就产生电涡流体就产生电涡流i。i在金属导体的纵深方向并不是均匀在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的,而只集中在金属导体的表面,这称为集肤效分布的,而只集中在金属导体的表面,这称为集肤效应(也称趋肤效应)。应(也称趋肤效应)。 5、涡流的阻尼作用、涡流的阻尼作用当铝片摆动时,穿过运动铝片的磁通量当铝片摆动时,穿过运动铝片的磁通量是变化的,铝片内将产生涡流。根据楞是变化的,铝片内将产生涡流。根据楞次定律感应电流的效果总是反抗引起感次定律感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。因此铝片的摆动会受到应电流的原因。因此铝片的摆动会受到阻滞而停止,这就是阻滞而停止,这就是电磁阻尼电磁阻尼。应用:电磁仪表中使用

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