电磁感应基本规律ppt课件

1、1电磁感应电磁感应 电磁感应的根本规律电磁感应的根本规律 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势 涡旋电场涡旋电场 自感与互感自感与互感 磁场能量与磁场能量密度磁场能量与磁场能量密度2 在导体内构成恒定电流必需在导体内建立一个恒在导体内构成恒定电流必需在导体内建立一个恒定电场，坚持两点间电势差不变。定电场，坚持两点间电势差不变。 把从把从A经导线到达经导线到达B的的正电荷重新送回正电荷重新送回A，就可以，就可以维持维持A、B间电势差不变。间电势差不变。 完成这一过程不能依托完成这一过程不能依托静电力，必需有一种提供非静电力，必需有一种提供非静电力的安装，即电源。静电力的安装，即电源。 电源

2、不断耗费其它方式的能量抑制静电力做功。电源不断耗费其它方式的能量抑制静电力做功。 AB3 AB内电路：电源内部正负两内电路：电源内部正负两极之间的电路。极之间的电路。外电路：电源外部正负两外电路：电源外部正负两极之间的电路。极之间的电路。 内外电路构成闭合电路时，正电荷由正极流出，内外电路构成闭合电路时，正电荷由正极流出，经外电路流入负极，又从负极经内电路流到正极，经外电路流入负极，又从负极经内电路流到正极，构成恒定电流，坚持了电流线的闭合性。构成恒定电流，坚持了电流线的闭合性。4qAdd 电源的电动势等于把单电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电路挪位正电荷从负极经内电路挪动到正极时所做的

3、功，单位动到正极时所做的功，单位为伏特。为伏特。 电源的电动势的方向规定：电源的电动势的方向规定：自傲极经内电路指向正极。自傲极经内电路指向正极。 电源迫使正电荷电源迫使正电荷dq从负极经电源内部挪动到正从负极经电源内部挪动到正极所做的功为极所做的功为dA，定义电源的电动势为定义电源的电动势为 AB5 非静电力仅存在于电源内部，作用于电荷，可非静电力仅存在于电源内部，作用于电荷，可以仿照静电场用非静电场强以仿照静电场用非静电场强 来描画。方向：电来描画。方向：电源内部从负极指向正极的方向源内部从负极指向正极的方向kE由电源电动势定义得由电源电动势定义得lEABkd 电源外部无非静电力，那电源外

4、部无非静电力，那么么lEkd 单位正电荷沿电路绕行一周，电源所做的功为电单位正电荷沿电路绕行一周，电源所做的功为电源的电动势。源的电动势。 ABkkFqE那么在电源内部电荷所受非静电力为：那么在电源内部电荷所受非静电力为：6 法拉第简介Michael Faraday,1791-1867) 法拉第于法拉第于17911791年出生在英国伦敦附近的一个小村里，年出生在英国伦敦附近的一个小村里，父亲是铁匠，自幼家境贫寒，无钱上学读书。父亲是铁匠，自幼家境贫寒，无钱上学读书。1313岁时到岁时到一家书店里当报童，次年转为装订学徒工。在学徒工期一家书店里当报童，次年转为装订学徒工。在学徒工期间，法拉第除任

5、务外，利用书店的条件，在业余时间贪间，法拉第除任务外，利用书店的条件，在业余时间贪婪地阅读了许多科学著作，例如婪地阅读了许多科学著作，例如 、 的的 条目等，这些著作开辟了他的视野，激发条目等，这些著作开辟了他的视野，激发了他对科学的浓重兴趣。了他对科学的浓重兴趣。1.1.生平生平7 1812 1812年，学徒期满，法拉第计划专门从事科学研讨。年，学徒期满，法拉第计划专门从事科学研讨。次年，经著名化学家戴维引荐，法拉第到皇家研讨院实次年，经著名化学家戴维引荐，法拉第到皇家研讨院实验室当助理研讨员。这年底，作为助手和仆人，他随戴验室当助理研讨员。这年底，作为助手和仆人，他随戴维到欧洲大陆调查遨游

6、，结识了不少知名科学家，如安维到欧洲大陆调查遨游，结识了不少知名科学家，如安培、伏打等，这进一步扩展了他的眼界。培、伏打等，这进一步扩展了他的眼界。18151815年春回到年春回到伦敦后，在戴维的支持和指点下作了好多化学方面的研伦敦后，在戴维的支持和指点下作了好多化学方面的研讨任务。讨任务。18211821年开场担任实验室主任，不断到年开场担任实验室主任，不断到18651865年。年。18241824年，被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为年，被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为皇家学院教授。皇家学院教授。18511851年，曾被一致推选为英国皇家学会年，曾被一致推选为英国皇家学会会长

7、，但被他坚决推辞掉了。会长，但被他坚决推辞掉了。18671867年年8 8月月2525日，他坐在书日，他坐在书房的椅子上安祥地分开了人世。遵照他的遗言，在他的房的椅子上安祥地分开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字和生死年月。墓碑上只刻了名字和生死年月。82.2.主要任务主要任务 1821 1821年法拉第读到了奥斯特的描画他发现电年法拉第读到了奥斯特的描画他发现电流磁效应的论文流磁效应的论文 。该文给了他很大的启发，使他开场研讨电磁景象。该文给了他很大的启发，使他开场研讨电磁景象。经过十年的实验研讨中间曾因研讨合金和光学经过十年的实验研讨中间曾因研讨合金和光学玻璃等而中断过，在玻璃等

8、而中断过，在18311831年，他终于发现了电年，他终于发现了电磁感应景象。磁感应景象。 1833 1833年，法拉第发现了电解定律，年，法拉第发现了电解定律，18371837年发年发现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。18451845年发现了磁光效应，后又发现物质可分为顺年发现了磁光效应，后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。磁质和抗磁质等。9构造框图构造框图法拉第电磁感法拉第电磁感应定律应定律感应电动势感应电动势的计算的计算磁场磁场能量能量麦克斯韦的麦克斯韦的两条假设两条假设涡旋电场涡旋电场位移电流位移电流经典电磁实际经典电磁实际的根本方程的根

9、本方程10电磁感应的根本规律电磁感应的根本规律一一 电磁感应景象电磁感应景象1 电磁感应景象电磁感应景象 当一闭合回路所包围的面当一闭合回路所包围的面积内的磁通量发生变化时，回积内的磁通量发生变化时，回路中就产生电流，这种电流被路中就产生电流，这种电流被称为感应电流，这一景象被称称为感应电流，这一景象被称为电磁感应景象为电磁感应景象INS对称性对称性1820年年 ： 奥斯特实验：电奥斯特实验：电 磁磁1821 1831年：法拉第实验：磁年：法拉第实验：磁 电电11实验实验2 ：插入或拔出载流线圈：插入或拔出载流线圈 实验实验1：插入或拔出磁棒：插入或拔出磁棒检流计检流计检流计检流计电源电源NS

10、 S12实验实验4：导线切割磁力线的运动：导线切割磁力线的运动实验实验3：接通或断开初级线圈：接通或断开初级线圈检流计检流计电源电源 B vlI检流计检流计13 当穿过一个闭合导体回路所包围的面积内的磁当穿过一个闭合导体回路所包围的面积内的磁通量发生变化时不论这种变化是由什么缘由引起通量发生变化时不论这种变化是由什么缘由引起的，在导体回路中就有电流产生。这种景象称为的，在导体回路中就有电流产生。这种景象称为电磁感应景象。电磁感应景象。相应的电动势那么称为感应电动势。相应的电动势那么称为感应电动势。回路中所产生的电流称为感应电流。回路中所产生的电流称为感应电流。14 判别感应电流方向的楞次定律判

11、别感应电流方向的楞次定律: : 闭合回路中产生的感应电流具有确定闭合回路中产生的感应电流具有确定的方向，它总是使感应电流所产生的的方向，它总是使感应电流所产生的经过回路面积的磁通量，去补偿或者经过回路面积的磁通量，去补偿或者对抗引起感应电流的磁通量的变化。对抗引起感应电流的磁通量的变化。NSNS楞楞 次次 留意留意: :感应电流所产生的磁通量要妨碍的是磁通量感应电流所产生的磁通量要妨碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身。的变化，而不是磁通量本身。15楞次定律的本质是什么？楞次定律的本质是什么？vsNNsvsNsN如右所示，用楞次定律分如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还析可知，无论磁棒

12、插入还是拔出线圈的过程中，都是拔出线圈的过程中，都要抑制磁阻力而做功，正要抑制磁阻力而做功，正是这部分机械功转化成感是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。所以小灯泡亮了。能量守恒能量守恒错误错误 正确正确16tiddtidd法拉第电磁法拉第电磁感应定律感应定律 经过回路所包围面积的磁通量发生变化时，经过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势回路中产生的感应电动势 与磁通量对时间的与磁通量对时间的变化率成正比变化率成正比. .i17ttNidddd 式中式中 磁通链数简称磁链或全磁通，表磁通链数简称磁链或全磁通，表示经过示经过N 匝线

13、圈的总磁通量。匝线圈的总磁通量。N n绕行正方向绕行正方向00ddtvN0i0nv绕行正方向绕行正方向0ddtNi0ii18 设在时辰设在时辰t1t1到到t2t2时间内，经过闭合导体回路的时间内，经过闭合导体回路的磁通量由磁通量由1变到变到2 ，那么，对上式积分，就可以求，那么，对上式积分，就可以求得在这段时间内经过回路导体任一截面的总电量得在这段时间内经过回路导体任一截面的总电量q q ，这个电量称为感应电量。即这个电量称为感应电量。即: : 设闭合导体回路中的总电阻为设闭合导体回路中的总电阻为R R，由全电路欧姆，由全电路欧姆定律，回路中的感应电流为定律，回路中的感应电流为: :tRRIiidd122111211ddtitiqI tRR 19练习：练习：无限长均匀载流圆柱体无限长均匀载流圆柱体 如图，求经过如图，求经过 的磁通量的磁通量. .hR , 2SIR , 220RIrB内 20rIB外解：磁场分布解：磁场分布SBSBsSmdd内内SBSd外外rhRIrRd2020)2ln21 (4d2020IhrhrIRRISB . .hRRSdSd微元分析法：取微元分析法：取rhSdd 方方向向相相同同与与且且BSd4、 法拉第电磁感应定律的运用法