大学物理课件9-1

非恒定电流的例子：用导线连接的两个带电导体随着自由电荷的不断迁移，两导体上电荷量逐渐减少，导体间电势差减小，电流是暂时电流，导线中的电流逐渐减小直到停止，无法维持恒定电流。§8-1恒定电流恒定电场电动势

A带正电荷，B带等量负电荷。由于电势差存在，导线内出现沿导线从A指向B的电场，自由电荷发生迁移。在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒定电场，保持两点间电势差不变。仅有静电力的作用是不能形成稳恒电流的。产生稳恒电流的条件：把从B

经导线到达A的电子重新送回B，就可以维持A、B

间电势差不变。电源不断消耗其它形式的能量克服静电力做功。电源实质上是把其他形式的能量转化为电势能的一种能源。电源：提供非静电力的装置。

为了要形成稳恒电流，必须有一种本质上完全不同于静电性的力——非静电力。非静电力驱使正电荷逆着静电场的方向从低电势向高电势运动。qFSq静电力ES++++外电路：静电力对正电荷作功使它从高电势的正极移向低电势的负极。内电路：非静电力（外来力）对正电荷作功，使它从电源的负极移向正极。

内电路：电源内部正负两极之间的电路。

外电路：电源外部正负两极之间的电路。内外电路形成闭合电路时，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，形成恒定电流，保持了电流线的闭合性。三电源电动势电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电路移动到正极时所做的功，单位为伏特。

电动势与电势一样是标量，电源的电动势的方向规定：自负极经内电路指向正极。沿电动势的方向，电源将提高正电荷的电势能。电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正极所做的功为dA，电源的电动势为

非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强表示。由电源电动势定义得电源外部无非静电力，恒定电场也服从场强环流定律注意区分：太阳能电池美军薄膜太阳能电池帐篷锂电池电源了解你所不知道的手机电池重点掌握

电源的电动势大小：方向：自负极经内电路指向正极电动势等于把单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功，单位为伏特。能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动。非静电电场强度非静电力+++---+§9-1电磁感应定律

Inacommercialelectricpowerplant,largegeneratorsproduceenergythatistransferredoutoftheplantbyelectricaltransmission.Thesegeneratorsusemagneticinductiontogenerateapotentialdifferencewhencoilsofwireinthegeneratorarerotatedinamagneticfield.Thesourceofenergytorotatethecoilsmightbefallingwater,burningfossilfuels,oranuclearreaction.

法拉第简介（MichaelFaraday,1791-1867)法拉第于1791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。13岁时到一家书店里当报童，次年转为装订学徒工。在学徒工期间，法拉第除工作外，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《化学对话》、《大英百科全书》的《电学》条目等，这些著作开拓了他的视野，激发了他对科学的浓厚兴趣。1.生平1812年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实验室当助理研究员。这年底，作为助手和仆人，他随戴维到欧洲大陆考察漫游，结识了不少知名科学家，如安培、伏打等，这进一步扩大了他的眼界。1815年春回到伦敦后，在戴维的支持和指导下作了许多化学方面的研究工作。1821年开始担任实验室主任，一直到1865年。1824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。1851年，曾被一致推选为英国皇家学会会长，但被他坚决推辞掉了。1867年8月25日，他坐在书房的椅子上安祥地离开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字和生死年月。法拉第简介2.主要工作

他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的。他是电磁理论的创始人之一，1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的论文《关于磁针上的电碰撞的实验》。该文给了他很大的启发，使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究（中间曾因研究合金和光学玻璃等而中断过），在1831年，他终于发现了电磁感应现象。

1833年，法拉第发现了电解定律，1837年发现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。1845年发现了磁光效应（光的偏振面在磁场中的旋转），后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。ThecrudeinductorswithwhichMichaelFaradaydiscoveredthelawofinduction.Inthosedaysamenitiessuchasinsulatedwirewerenotcommerciallyavailable.ItissaidthatFaradayinsulatedhiswiresbywrap-pingthemwithstripscutfromoneofhiswife’spetticoats.010203040G磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象§9-1电磁感应定律一.电磁感应现象010203040G磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象010203040G磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象010203040G磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象010203040G磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象金属棒在磁场中作切割磁力线运动时的电磁感应现象010203040GSN010203040GSN金属棒在磁场中作切割磁力线运动时的电磁感应现象010203040GSN金属棒在磁场中作切割磁力线运动时的电磁感应现象010203040GSN金属棒在磁场中作切割磁力线运动时的电磁感应现象回路2电池BATTERY010203040G当回路1中的电流变化时，在回路2中出现感应电流。回路1电池BATTERY010203040G回路1回路2当回路1中的电流变化时，在回路2中出现感应电流。回路2电池BATTERY010203040G回路1当回路1中的电流变化时，在回路2中出现感应电流。电池BATTERY010203040G回路1回路2当回路1中的电流变化时，在回路2中出现感应电流。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原因引起的），在导体回路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象。相应的电动势则称为感应电动势。回路中所产生的电流称为感应电流。总结三个实验发现，它们通过不同的方法均改变了回路中的磁通量，从而导致了感应电流的产生。思考：产生感应电流的条件是什么？

电吉他比原声吉他增加了许多控制声音的方法。Inanelectricguitar,avibratingmagnetizedstringinducesanemfinapickupcoil.SomeApplicationsofFaraday’sLaw讨论一只FenderStratocaster型电吉他，具有三组（每组6个）电拾音器(在其宽体内)。通过拨动开关，演奏者就能挑选哪一组拾音器向放大器和接着的扬声系统发送信号。当使金属弦(它像一个磁体)振动时，它在线圈中引起磁通量的变化而感应出电流。二．楞次定律判断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的方向，它总是使感应电流所产生的通过回路面积的磁通量，去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量的变化。楞次

注意:（1）感应电流所产生的磁通量要阻碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身。（2）阻碍并不意味抵消。如果磁通量的变化完全被抵消了，则感应电流也就不存在了。（3）感应电流的效果（感应电流所激发的磁场、引起的机械作用）总是反抗引起感应电流的原因（相对运动、磁场变化或线圈变形等）。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。判断感应电流的方向：楞次定律的应用：磁悬浮列车制动。

当列车需要停下来而减速时，钢轨内侧的线圈由原先的电动机作用（输出动力）变成发电机作用（产生电流），即列车上的磁铁极性以一定的速度交替的通过这些线圈时，在线圈内产生感应电流，由楞次定律，这些感应电流的磁通量反抗通过其中的磁通量的变化，产生完全相反的电磁阻力。斥力吸引力钢轨内侧的电磁线圈思考：三．法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律

通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

与磁通量对时间的变化率成正比.—号反映了感应电动势的方向，是楞次定律的数学表达。N如果不用楞次定律判断感应电动势的方向，可采用如下方法：第一：规定回路的正方向与回路成右螺旋使与回路取向相反NnΦL绕行方向故与L方向相反。Φ＞01.分四种情况讨论：nΦL绕行方向故与L方向相同。Φ＞02.由定律得：由定律得：3.（同学自证）

式中磁通链数（简称磁链）或全磁通，表示通过N匝线圈的总磁总量。4.（同学自证）若有N匝导线

习题9-1如图所示，通过回路的磁通量与线圈平面垂直，且指向画面，设磁通量依如下关系变化

Φ

=6t2+7t+1式中的单位为mWb,t的单位为s,求t=2秒时，在回路中的感生电动势的量值和方向。BR××××××××××××××××××××××××××××××已知：Φ

=6t2+7t+1(Wb)求：e(t=2s)解：=-3.1×10-2(V)=-(12t+7)×10-3dΦ=dte=-(12×2+7)×10-3e方向：逆时针

用楞次定律判断:

通过回路的原磁通随时间而增加，感生电动势的方向应使感生电流的磁通阻碍原磁通的增加，即取逆时针方向。取回路绕行方向为顺时针BR××××××××××××××××××××××××××××××

有甲乙两个带铁芯的线圈如图所示，欲使乙线圈中产生图示方向的感应电流i，可采用下列哪一种方法？[]

A接通甲线圈电源。B接通甲线圈电源后，减少变阻器的阻值。C接通甲线圈电源后，甲乙相互靠近。D接通甲线圈电源后，抽出甲中铁芯。甲乙若使甲乙线圈的磁场方向一致，甲中磁通量应减少。φRIφφDφ如图所示，闭合电路由带铁芯的螺线管，电源，滑线变阻器组成，问下列哪一种情况下可使线圈中产生的感应电动势与原电流I的方向相反？[]

A滑线变阻器的触点A向左滑动。B滑线变阻器的触点A向右滑动。C螺线管上接点B向左移动。（忽略螺线管的电阻）D把铁芯从螺线管中抽出。若使感应电动势方向与I相反，电动势激发的磁场方向与原磁场方向相反，线圈中磁通量应增加。RIφAφRIφI不变,B不变,NψIAB如图所示，矩形区域为均匀稳恒磁场，半圆形闭合导线回路在纸面内绕轴O作逆时针方向匀角速转动，O点是圆心且恰好落在磁场的边缘上，半圆形闭合导线完全在磁场外时开始计时．图(A)—(D)的ε--t函数图象中哪一条属于半圆形导线回路中产生的感应电动势？

ε

t

O

(A)

ε

t

O

(C)

ε

t

O

(B)

ε

t

O

(D)

C

D

O

w

Bv

例一长直导线通有交变电流为,试求任一瞬时线圈中的感应电动势.解取顺时针为线圈的绕行方向，感应电动势随时间按余弦规律变化，其方向也随余弦值的正负作顺、逆时针转向的变化。在这段时间内通过回路导体任一截面的总电量q，这个电量称为感应电量。即:

设闭合导体回路中的总电阻为R，由全电路欧姆定律得回路中的感应电流为:q只和ΔΦ有关，和电流变化无关，即和磁通量变化快慢无关。ωBq=iIdtt1t2（）=R1Φ1Φ2电磁感应定律积分形式：

以固定边的位置为坐标原点，向右为X

轴正方向。设t时刻ab边的坐标为x，取逆时针方向为badob回路的绕行正方向，则该时刻穿过回路的磁通量为:

例：矩形框导体的一边ab可以平行滑动，长为l

。整个矩形回路放在磁感强度为B、方向与其平面垂直的均匀磁场中，如图所示。若导线ab以恒定的速率

v

向右运动，求闭合回路的感应电动势。解:

当导线匀速向右移动时，穿过回路的磁通量将发生变化，回路的感应电动势为:

正号表示感应电动势的方向与回路的正方向一致，即沿回路的逆时针方向。

也可不选定回路绕行方向，而是根据楞次定律判断感应电动势的方向，再由算出感应电动势的大小。重点掌握楞次定律会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势和感应电流判断感应电流方向闭合回路中感应电流的方向，总是使得它激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化（增加或减少）。法拉第电