第八章电磁感应 电磁场

大学物理学第八章电磁感应电磁场法拉第（MichaelFaraday,1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.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，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转.第八章电磁感应§8.1电磁感应的基本规律8.1.1电磁感应的基本现象感应电流与N-S的磁性、速度有关与有无磁介质速度、电源极性有关与有无磁介质开关速度、电源极性有关感生电流与的大小、方向，与截面积变化大小有关。感生电流与的大小、方向，与线圈转动角速度大小方向有关。实验表明：穿过线圈所包围面积内的磁通量发生变化时，在回路中产生的电流叫感生电流，叫做电磁感应现象。在载流线圈内加铁芯前后有变化，而不变。说明感生电流只与有关。8.1.2法拉第电磁感应定律单位:1V=1Wb/s与L反向与L同向电动势方向:叙述:导体回路中的感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比.国际单位制中

k=1负号表示感应电动势总是反抗磁通的变化d/dt=(N/Am)•m2•s1=Nm/C=V1）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，感应电流为时间内，流过回路的电荷8.1.3楞次定律

楞次定律闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因.NSNS

楞次定律是能量守恒定律的一种表现

维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热.机械能焦耳热++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

例1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.已知求解设时,与同向,则令则在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电流是时间的正弦函数.这种电流称交流电.8.2动生电动势感生电动势S和夹角发生变化是动生电动势B发生变化是感生电动势+++++++++++++++++++++++++++++++++++OP设杆长为

8.2.1动生电动势动生电动势的非静电力场来源洛伦兹力---++平衡时po解例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（点P的电势高于点O的电势）

方向O

P8.2.2感生电动势产生感生电动势的非静电场感生电场麦克斯韦尔假设变化的磁场在其周围空间激发一种电场,这个电场叫感生电场.闭合回路中的感生电动势有源：无源：保守：非保守（涡旋）：不能脱离源电荷存在可以脱离“源”在空间传播静电场感生电场性质特点对场中电荷的作用相互联系比较作为产生的非静电力，可以引起导体中电荷堆积，从而建立起静电场.例如图所示，有一半径为

r

，电阻为R的细圆环，放在与圆环所围的平面相垂直的均匀磁场中.设磁场的磁感强度随时间变化，且常量.求圆环上的感应电流的值.r解涡电流感应电流不仅能在导电回路内出现，而且当大块导体与磁场有相对运动或处在变化的磁场中时，在这块导体中也会激起感应电流.这种在大块导体内流动的感应电流,叫做涡电流,简称涡流.SN阻尼摆工频感应炉金属块应用热效应、电磁阻尼效应.涡电流加热金属电极抽真空金属电极接高频发生器8.3自感互感磁场的能量1.自感现象(实验)K接通时：B立即亮，A逐渐亮；K断开时：B立即灭，A逐渐灭。A灯电流：8.3.1自感由于回路中电流变化，引起穿过回路包围面积的全磁通变化，从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现象自感电动势当时，2）自感电动势

自感单位：1

亨利（H）=

1韦伯/安培

（1

Wb/A）自感的计算方法例1如图的长直密绕螺线管,已知,求其自感.（忽略边缘效应）解先设电流

I

根据安培环路定理求得H

B.8.3.2互感1.互感现象回顾中学原副线圈实验：原线圈副线圈一个载流回路中电流变化，引起邻近另一回路中产生感生电动势的现象—互感现象.互感电动势变化变化线圈2中产生变化变化线圈1中产生2.互感系数M等于当一回路中通过单位电流时，引起的通过另一回路的全磁通.当线圈几何形状、相对位置、周围介质均一定时.（1）定义互感系数例两同轴长直密绕螺线管的互感有两个长度均为l,半径分别为r1和r2（r1<r2）,匝数分别为N1和N2的同轴长直密绕螺线管.求它们的互感.解先设某一线圈中通以电流

I求出另一线圈的磁通量设半径为的线圈中通有电流,则在内代入计算得则则穿过半径为的线圈的磁通匝数为互感的应用（1）变压器的应用；（2）电流互感器套在电路上，可测大电流和保护线路；（4）感应线圈使低压直流电变为高压脉冲，形成高压放电，用于点火装置等;（3）钳形安培表测回路中交