电磁感应定律动生电动势

1、第8章电磁感应(dinc-gnyng) 电磁场共三十二页第7章 稳恒磁场(cchng)（复习）一.磁高斯定理通过任一封闭(fngb)曲面的磁通量二.安培环路定理稳恒磁场中，磁感应强度 沿任意闭合路径 L 的线积分（环流）等于穿过闭合路径的电流代数和的 倍。三. 安培定律1. 电荷受到的洛伦兹力大小：（1）运动方向与磁场方向平行 = 0F = 0粒子作匀速直线运动（2）运动方向与磁场方向垂直 = 90匀速圆周运动无限长直载流螺线管内的磁场无限长均匀载流圆柱体内外的磁场共三十二页2. 载流导线(doxin)在磁场中受的力和力矩 （1）安培(npi)定律安培力电流元在磁场中受的磁力定义为大小：（2）

2、均匀磁场对载流线圈的作用力矩载流平面线圈的磁矩磁力矩写成矢量式大小：IS共三十二页四. 毕奥 萨伐尔定律(dngl)P1. 一段直线电流(dinli)的磁场I 导线无限长, 导线半无限长, P点在导线延长线上,2. 圆电流的磁场圆心处：共三十二页SN实验(shyn)一 当磁铁(cti)插入或拔出线圈回路时，线圈回路中会产生电流，而当磁铁(cti)与线圈相对静止时，回路中无电流产生。1、电磁感应现象8-1 电磁感应的基本定律 p248共三十二页实验(shyn)二以通电线圈(xinqun)代替条形磁铁A 当载流线圈 B 相对线圈 A 运动时，线圈 A 回路内会产生电流。 当载流线圈 B 相对线圈

3、A 静止时，若改变线圈 B 中的电流，线圈 A 回路中也会产生电流。BR共三十二页实验(shyn)三vabcdB 将闭合回路置于稳恒磁场 B 中，当导体棒在导体轨道上滑行时，回路内产生(chnshng)电流。结论： 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因导致的，回路中有电流产生。 电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势。i 共三十二页电源(dinyun)提供非静电力的装置2、电动势 电源内部存在静电力和非静电力。用 表示静电场， 表示非静电性场强，正电荷 通过电源内部沿非静电力方向绕行一周，静电力和非静电力对 作功为 单位正电荷绕闭合回路一周(y

4、zhu)非静电力对电荷作的功定义为电源电动势，即共三十二页3、法拉第电磁感应(dinc-gnyng)定律 当穿过回路所包围面积(min j)的磁通量发生变化时，回路中产生感应电动势,感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。 式中的负号反映了感应电动势的方向与磁通量变化之间的关系，是楞次定律的数学表示。楞次定律：感应电流产生的磁场总是要阻碍或反抗原来磁场的变化。法拉第电磁感应定律共三十二页abcdvBi f用楞次定律判断(pndun)感应电动势方向的步骤： 确定原磁场的方向(fngxing)和变化情况(增加或减少) 根据楞次定律确定感生电流的磁场方向 运用右手螺旋法则,根据感生电

5、流的磁场方向,判断出感生电流的方向。回路感生电动势的方向与感生电流的方向一致。楞次定律的本质是能量守恒定律共三十二页回路闭合(b h)时, 回路中有感应电流为通过 N 匝线圈的全磁通或叫磁链若线圈(xinqun)有N 匝利用 还可求得 时间内通过导体某一截面的感应电量共三十二页(1) 求通过回路的全磁通用 求感应电动势的步骤：(3) 用楞次定律判别 的方向(2) 把 对 t 求导得 的大小共三十二页解：取顺时针方向(fngxing)为回路正方向(fngxing)例1、一长直导线通以电流 ，旁边有一个共面的矩形线圈 a b c d 。求：线圈中的感应电动势。odcbarxixdx当 时， ，则

6、， 的方向为逆时针方向共三十二页解： 例2、一种测铁质中磁感应强度的实验装置(zhungzh)如图所示。被测试样做成截面积为S 的圆环，环上绕有两个绕组。匝数为N1的线圈与电源相连，匝数为N2 、电阻为R的线圈两端接一冲击电流计。设铁环原来没被磁化。当合上电键使N1中电流从零增大到I时，冲击电流计测得通过它的电量为q。求与电流I对应的铁环中的磁感应强度B的大小。合上电键S使N1中的电流从零增大(zn d)到I时，线圈N2产生的感应电动势大小为N2回路中的感应电流为共三十二页由此得铁环(ti hun)中的B设N1中电流从零增大到I 需要的时间为t,则在该时间内通过N2回路(hul)的感应电荷为共

7、三十二页 任意时刻(shk) t 通过回路的磁通1、动生电动势8-2 动生电动势 根据(gnj)磁通量变化原因的不同，感应电动势分为动生电动势和感生电动势。 b a 磁场不变，导体在磁场中切割磁力线运动产生的感应电动势叫动生电动势。回路中感应电动势的大小 的方向由 ,即b端电势高 这个结果表明,回路的感应电动势完全由导体ab运动引起, 即, 动生电动势只存在运动的那段导体上。共三十二页 即：产生(chnshng)动生电动势的非静电力就是洛仑兹力2、产生(chnshng)动生电动势的非静电力 导体在磁场中运动时，导体内的电子受洛仑兹力向a 端运动，使ab两端出现电势差。 b a由电动势定义ab棒

8、上的电势差-+-其中，非静电性场强共三十二页 b a-+-本问题中， 且与 同方向结果与用法拉第电磁感应定律(dngl)求得的结果一致。结论：长度为L的一段导线，在磁场中以速度 运动产生的动生电动势共三十二页解1：电动势的方向(fngxing) Ao (即 方向)，即o端电势高例4、长度为 L 的导体棒在均匀磁场B中以角速度 绕o端逆时针匀速转动，求棒上的感应电动势。 根据(gnj)动生电动势定义求在 l 处取线元 dl ，它产生的动生电动势为整条棒的动生电动势大小共三十二页解2:电动势方向 Ao （如何(rh)判别？）用法拉第电磁感应(dinc-gnyng)定律求构回路 时, L在 处, ,

9、 t 时刻, 通过回路的磁通为 回路的感应电动势大小因为 上的所以 棒上的动生电动势大小为共三十二页IavAB例5、一长直导线中通电流 I = 10 A ，有一长为L = 0.2 m 的金属棒与导线垂直共面。当棒以速度 v = 2 m/s 平行长直导线匀速运动(yns yndng)时，求棒产生的动生电动势。解方向:如何(rh)判别？共三十二页在均匀磁场中转动(zhun dng)的线圈产生的动生电动势 p253 例8-2感应电流(gnyng din li)设 时刻, 线圈平面与 垂直，即 与 平行,任意时刻，通过线圈的全磁通线圈中的感应电动势式中 为感应电动势的最大值交变电势交流电共三十二页作业

10、(zuy): p131140页 第2, 4和10题写在作业本上共三十二页 导体回路不动，由于磁场变化(binhu)产生的感应电动势叫感生电动势。 感生(n shn)电动势 感生(n shn)电场*产生感生电动势的非静电力不是洛仑兹力，不是静电力，1、感生电场1861年，麦克斯韦（Maxwell )提出了感生电场的假设只可能是一种新型的电场力共三十二页 变化的磁场在周围空间要激发电场，称为感生电场，用 表示。感生电场 与静电场 的区别：共同点：对电荷有力(yul)的作用不同点：（1）激发(jf)源不同由静止电荷激发，而由变化的磁场激发。（2）电力线不同线起始于正电荷，终止于负电荷，且线是闭合回线

11、，无头无尾，且（3）静电场是保守场，环流为零感应电场为非保守场共三十二页产生(chnshng)感生电动势的非静电力就是感生电场对电荷的作用力2、感生(n shn)电动势根据电动势定义及法拉第定律得感生电动势的计算式若回路不动，即 S 不变，则左旋关系式中负号表示感生电场与磁场增量的方向成左手螺旋关系。共三十二页3、感生(n shn)电动势的计算（1）回路(hul)闭合（2）一段导体置于变化磁场中其中 可由下式求得 共三十二页 AB例6、均匀磁场分布在半径为 R 的圆柱形空腔内。已知磁感应强度的变化率为大于零的恒量(hngling)。长为L的棒AB置于此变化的磁场中，求棒上的感生电动势。解1：用

12、感生电动势定义式求：求 表达式： 线是一些闭合回线，取任一 线为积分路径，由负号表示感生电场(din chng)的方向为逆时针共三十二页求 B 端的(dund)电势高 ABdlRr共三十二页 ABR解2：用法拉第定律(dngl)求构三角形回路(hul)OABO共三十二页涡电流(dinli)导体(dot) 当大块导体放在变化的磁场中，在导体内部会产生感应电流，由于这种电流在导体内形成闭合回路，故称为涡电流 。共三十二页内容摘要第8章。（2）运动方向与磁场方向垂直。电源内部存在静电力和非静电力。式中的负号反映了感应电动势的方向与磁通量变化之间的关系，是楞次定律的数学表示。回路闭合时, 回路中有感应电流。为通过(tnggu) N 匝线圈的全磁通或叫磁链。解：取顺时针方向为回路正方