大学物理课件81

1变化中的磁场和电场结构框图法拉第电磁感应定律感应电动势的计算磁场能量麦克斯韦的两条假设涡旋电场位移电流经典电磁理论的基本方程1变化中的磁场和电场结构框图法拉第电磁感应定律感应电动势的计2复习：电源电动势———稳恒电场的能量来源（教239）电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。+-2复习：电源电动势———稳恒电场的能量来源（教239）电源3作用机理：反抗做功，将其他形式能转变为电能断路：时平衡通路外电路：内电路：作用，将由正极负极将由负极正极共同作用形成持续电流。3作用机理：反抗做功，断路：时平衡通路外电路4能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功：非静电力为非保守力4能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力5：可量度电源将其他形式能转变为电能的能力大小定义：电源电动势若只在内电路存在：规定指向：5：可量度电源将其他形式能定义：电源电动势若只在内电路6相对论建立以前，人们通过对变化中的场的研究认识到电场与磁场的联系，并建立了经典电磁学的基本方程。电磁感应一.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：电—磁1821—1831年：法拉第实验：磁—电对称性什么是电磁感应现象？电磁感应现象的四个演示实验。6相对论建立以前，人们通过对变化中的场的研究认识到电磁感应一7实验一：将条形磁铁插入或拔出线圈的瞬时与线圈相连的电流表会指示有电流产生。实验二：将通电线圈插入或拔出瞬时与线圈相连的电流表会指示有电流产生。7实验一：实验二：8实验三：无论是在接通还是断开L1电源的瞬间，在L2中都有电流产生；如果L1外接可调电阻，则在电阻发生变化的同时，L2中也会有电流产生。8实验三：9在前两个实验中，由于磁铁与线圈或线圈与线圈的相对位置发生变化使空间磁场发生了变化。第三个实验则是通过调整电流使空间磁场发生了变化。由这三个实验看出，不管使用什么方法，只要使与电流表相连的线圈周围的磁场发生变化，这个线圈中都会产生感应电流。这种认识是否全面呢？9在前两个实验中，由于磁铁与线圈或线圈与线圈的这种认识是否全10实验四：在这个实验中，磁场是不变的，但在回路中还是产生了电流。从直接引起的效果来看，磁场的变化和线框面积的变化有一个共同点，这就是它们都使穿过线圈或线框的磁感应强度的通量，即磁通量发生了变化。10实验四：从直接引起的效果来看，磁场的变化和线框面积的变化11当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.电磁感应定律国际单位制韦伯伏特11当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时12（1）闭合回路由

N

匝密绕线圈组成磁通匝数（磁链）（2）若闭合回路的电阻为R，感应电流为12（1）闭合回路由N匝密绕线圈组成磁通匝数（磁13:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？(1)通量还是通量？还是二者皆可？(3)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？结论：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的磁通量的变化率成正比：这就是：法拉第电磁感应定律13:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(2)14(1)通量还是通量？还是二者皆可？引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路的通量的变化，而不是通量的变化中学：原副线圈实验原线圈付线圈铁棒14(1)通量还是通量？还15原线圈付线圈铁棒引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路的通量的变化，而不是通量的变化15原线圈付线圈铁棒引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路16(2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。能量守恒16(2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，17NS用楞次定律判断感应电流方向NS17NS用楞次定律判断感应电流方向NS18(3)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？引起变化的原因：对线圈参考系：变化对磁铁参考系：不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式，分两种情况处理。18(3)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有19二.动生电动势1.磁场不变，导体运动所产生的感应电动势叫动生电动势。平衡时

~电源，反抗做功，将由负极正极，维持的非静电力—

洛仑兹力2.产生机理：产生的非静电力是什么？（形成稳定电压）19二.动生电动势1.磁场不变，导体运动所产生的感应电20产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动生电动势只存在于运动导体内。20产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:214.计算（两种方法）(1)由电动势定义求(2)由法拉第定律求如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。大小和方向可分别确定。（前提：闭合回路）214.计算（两种方法）(1)由电动势定义求(2)22

例在匀强磁场中,置有面积为S的可绕轴转动的N匝线圈.若线圈以角速度

作匀速转动.求线圈中的感应电动势.22例在匀强磁场中,置有面积为S的232324交流电24交流电25解

例1一长为的铜棒在磁感强度为的均匀磁场中,以角速度在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动，求铜棒两端的感应电动势.×××××××××××××××××××××××××oP

方向O

P25解例1一长为的铜棒在磁感26×××××××××××××××××××××××××oP

方向O

P26×××××oP27

例2一导线矩形框的平面与磁感强度为的均匀磁场相垂直.在此矩形框上,有一质量为长为的可移动的细导体棒;矩形框还接有一个电阻,其值较之导线的电阻值要大得很多.若开始时,细导体棒以速度沿如图所示的矩形框运动,试求棒的速率随时间变化的函数关系.++++++27例2一导线矩形框的平面与磁感强度为28方向沿轴反向解如图建立坐标棒中且由++++++则28方向沿轴反向解如图建立坐标棒中且由++++++29变化中的磁场和电场结构框图法拉第电磁感应定律感应电动势的计算磁场能量麦克斯韦的两条假设涡旋电场位移电流经典电磁理论的基本方程1变化中的磁场和电场结构框图法拉第电磁感应定律感应电动势的计30复习：电源电动势———稳恒电场的能量来源（教239）电源作用：提供非静电力，将由负极板移向正极，保持极板间电势差，以形成持续的电流。+-2复习：电源电动势———稳恒电场的能量来源（教239）电源31作用机理：反抗做功，将其他形式能转变为电能断路：时平衡通路外电路：内电路：作用，将由正极负极将由负极正极共同作用形成持续电流。3作用机理：反抗做功，断路：时平衡通路外电路32能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功：非静电力为非保守力4能量转换外电路：内电路：做功如何？非静电场强：非静电力33：可量度电源将其他形式能转变为电能的能力大小定义：电源电动势若只在内电路存在：规定指向：5：可量度电源将其他形式能定义：电源电动势若只在内电路34相对论建立以前，人们通过对变化中的场的研究认识到电场与磁场的联系，并建立了经典电磁学的基本方程。电磁感应一.法拉第电磁感应定律1820年：奥斯特实验：电—磁1821—1831年：法拉第实验：磁—电对称性什么是电磁感应现象？电磁感应现象的四个演示实验。6相对论建立以前，人们通过对变化中的场的研究认识到电磁感应一35实验一：将条形磁铁插入或拔出线圈的瞬时与线圈相连的电流表会指示有电流产生。实验二：将通电线圈插入或拔出瞬时与线圈相连的电流表会指示有电流产生。7实验一：实验二：36实验三：无论是在接通还是断开L1电源的瞬间，在L2中都有电流产生；如果L1外接可调电阻，则在电阻发生变化的同时，L2中也会有电流产生。8实验三：37在前两个实验中，由于磁铁与线圈或线圈与线圈的相对位置发生变化使空间磁场发生了变化。第三个实验则是通过调整电流使空间磁场发生了变化。由这三个实验看出，不管使用什么方法，只要使与电流表相连的线圈周围的磁场发生变化，这个线圈中都会产生感应电流。这种认识是否全面呢？9在前两个实验中，由于磁铁与线圈或线圈与线圈的这种认识是否全38实验四：在这个实验中，磁场是不变的，但在回路中还是产生了电流。从直接引起的效果来看，磁场的变化和线框面积的变化有一个共同点，这就是它们都使穿过线圈或线框的磁感应强度的通量，即磁通量发生了变化。10实验四：从直接引起的效果来看，磁场的变化和线框面积的变化39当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.电磁感应定律国际单位制韦伯伏特11当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时40（1）闭合回路由

N

匝密绕线圈组成磁通匝数（磁链）（2）若闭合回路的电阻为R，感应电流为12（1）闭合回路由N匝密绕线圈组成磁通匝数（磁41:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？(1)通量还是通量？还是二者皆可？(3)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？结论：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的磁通量的变化率成正比：这就是：法拉第电磁感应定律13:通过线圈的磁通链数（全磁通）讨论：(2)42(1)通量还是通量？还是二者皆可？引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路的通量的变化，而不是通量的变化中学：原副线圈实验原线圈付线圈铁棒14(1)通量还是通量？还43原线圈付线圈铁棒引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路的通量的变化，而不是通量的变化15原线圈付线圈铁棒引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路44(2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。能量守恒16(2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么？如右所示，45NS用楞次定律判断感应电流方向NS17NS用楞次定律判断感应电流方向NS46(3)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？引起变化的原因：对线圈参考系：变化对磁铁参考系：不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式，分两种情况处理。18(3)引起变化的原因有哪些？与参考系选择有47二.动生电动势1.磁场不变，导体运动所产生的感应电动势叫动生电动势。平衡时

~电源，反抗做功，将由负极正极，维持的非静电力—

洛仑兹力2.产生机理：产生的非静电力是什么？（形成稳定电压）19二.动生电动势1.磁场不变，导体运动所产生的感应电48产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:动生电动势只存在于运动导体内。20产生的非静电力非静电场强由电动势定义：或：注:494.计算（两种方法）(1)由电动势定义求(2)由法拉第定律求如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。大小和方向可分别确定。（前提：闭合回路）214.计算（两种方法）(1)由电动势定义求(2)50

例在匀强磁场中,置有面积为S的可绕轴转动的N匝线圈.若线圈以角速度

作匀速转动.求线圈中的感应电动势.22例在匀强磁场中,置有面积为S的512352交流电24交流电53解

例1一长为的铜棒在磁感强度为的均匀磁场中,以角速度在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动，求铜棒