高二物理竞赛电磁感应课件

第8章电磁感应§8.1电磁感应的基本定律电流磁场电磁感应产生?问题的提出感应电流1831年法拉第闭合回路变化实验产生R12εGmΦ当回路1中电流发生变化时，在回路2中出现感应电动势。法拉第电磁感应定律约定

首先任定回路的绕行方向规定电动势方向与绕行方向一致时为正当磁力线方向与绕行方向成右螺时规定磁通量为正N匝线圈串联：若则—

磁链（magneticfluxlinkage）令于是有判断感应电流的方向：1、判明穿过闭合回路内原磁场的方向；2、根据原磁通量的变化,按照楞次定律的要求确定感应电流的磁场的方向；3、按右手法则由感应电流磁场的方向来确定感应电流的方向。与反向与同向感应电动势的方向

感应电动势的方向

楞次定律Lenzlaw闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现。例:无限长直导线共面矩形线圈求:已知:解:顺逆顺逆反向与反向与同向与同向与线圈内磁场变化导线或线圈在磁场中运动两类实验现象感应电动势感生电动势动生电动势产生原因、规律不相同都遵从电磁感应定律§8.2感生电动势动生电动势动生电动势均匀磁场导线ab在磁场中运动电动势怎么计算？

适用于一切产生电动势的回路讨论适用于切割磁力线的导体例在空间均匀的磁场中设导线ab绕Z轴以

匀速旋转导线ab与Z轴夹角为求：导线ab中的电动势解：建坐标如图在坐标处取该段导线运动速度垂直纸面向内运动半径为方向a到b例

如图所示，一长直导线中通有电流I=10A，在其附近有一长l=0.2m的金属棒AB，以v=2m/s的速度平行于长直导线作匀速运动，如棒的近导线的一端距离导线d=0.1m，求金属棒中的动生电动势。解非均匀磁场中必须将金属棒分成很多长度元dx，这样在每一个dx处的磁场可以看作是均匀的，其磁感应强度的大小为IlvxdxABdi的指向是从B到A的，也就是A点的电势比B点的高。所有长度元上产生的动生电动势的方向都是相同的，金属棒中的总电动势为dx小段上的动生电动势为感生电动势感生电场变化的磁场产生感生电动势当回路1中电流发生变化时，在回路2中出现感应电动势。G12RεmΦ与构成左旋关系。感生电场的性质:非保守场无源场涡旋场解：设场点距轴心为r,根据对称性，取以o为心，过场点的圆周环路L例：空间均匀的磁场在半径为的圆柱内，求：分布的方向平行柱轴，且有负号表示感生电场的方向与所设回路的方向相反无限长圆柱体内外均匀载流圆柱体内外与

r

的关系。与r

的关系类似于均匀载流圆柱体内外r动生电动势感生电动势特点磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化原因由于S的变化引起回路中变化由于B的变化引起回路中变化非静电力就是洛仑兹力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势变化磁场在它周围空间激发涡旋电场，非静电力就是感生电场力，由感生电场力对电荷作功而产生电动势结论其方向由决定其方向由沿的积分方向决定的来源非静电力涡旋电场是涡旋场不能引入电位概念感生电场（涡旋电场）由静止电荷产生由变化磁场产生静电场是发散场，电场线是“有头有尾”的，涡旋电场是无散场，是一组闭合曲线静电场（库仑场）静电场是位场（无旋场）可以引入电位概念起于正电荷而终于负电荷电场线是“无头无尾”的大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。铁芯交流电源涡流线涡电流（涡流）涡电流的热效应利用涡电流进行加热的方法叫做感应加热。3、电磁阻尼利2、家用电磁灶微波炉工频炉中频炉高频炉及特种合金1、冶炼难熔金属减少涡流的途径1、选择高阻值材料（电机变压器的铁芯材料是硅钢而非铁）2、多片铁芯组合弊增加能耗热效应过强--温度过高----易破坏绝缘--造成事故应减少涡流如变压器铁芯。一.自感现象反抗电流变化的能力(电惯性)§8.3自感互感磁场能量由于自己线路中的电流的变化而在自己的线路中产生感应电流的现象。单位：H（亨利）由法拉第电磁感应定律负号表示自感电动势将反抗回路电流的改变。即，当电流增加时，自感电动势和原电流的方向相反；电流减小时，自感电动势和原电流的方向相同。例：求长直螺线管的自感系数几何条件如图解：设通电流总长总匝数几何条件介质二.互感因两个载流线圈中电流变化而在对方线圈中激起感应电动势的现象称为互感应现象。Φ12I2I1Φ21实验和理论都可以证明：Φ12I2I1Φ21因此将它们统一写成M，单位和L一样，都是H。互感次数的计算比较复杂，通常采用实验测量的方式。互感系数若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变，周围无铁磁性物质。实验指出：例：两个自感系数分别为和的线圈，互感系数