第二十八讲法拉第电磁感应定律动生动生电动势

第十二章电磁感应(electromagneticinduction)电磁感应定律基本概念：电动势、非静电场。基本规律：法拉第电磁感应定律，楞次定律作业：练习17法拉第电磁感应定律，楞次定律练习18动生电动势感生电动势教学基本要求

1

掌握并熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律计算感应电动势并判断其方向。2理解动生电动势的本质。1820年奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电流可以产生磁场。

英国物理学家法拉第从1821年开始经过大约10年的实验研究，终于在1831年发现了电磁感应现象，并总结出电磁感应定律。

这是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅为揭示电与磁之间的相互联系和转化奠定实验基础，促进了电磁场理论的形成和发展。§12.1电磁感应定律

法拉第

英国伟大的物理学家和化学家。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。MichaelFaraday1791-1867一、电动势的概念：12.1法拉第电磁感应定律电场（力）电荷1.形成电流条件：负载A电源B要维持电流恒定必须在A、B间有恒定电场，即在A、B间维持恒定的电势差。必须依靠非静电场力将正电荷从负极B移到正极A。

.静电场不可能维持稳恒电流静

当

，正电荷在静电场

作用下，从正极A通过导线运动到负极B，并与负极B上的负电荷中和，结果A、B两极间的电势差为零，当

时电流I=0。非静电场力2.电源：能够提供非静电力的装置。

在电源内部的非静电力将正电荷从电源的负极B移动到电源的正极A。负载A电源B

在这一过程中，非静电力要克服静电场力作功，使正电荷的电势能增高。电源:能把其它形式的能量（如化学能、热能、机械能等）转换成电能的装置。非静电场3、电源的电动势电源电动势的定义：在电源内部，把单位正电荷从负极移到正极的过程中，非静电力所作的功。描述电源的非静电场力做功本领的物理量叫电动势。在电源内，电荷q由负极移到正极时非静电力所作的功为：电源的电动势为：负载A电源B电动势是标量，但有方向。电源的电动势：负载A电源BFKq(1)规定：电动势的正方向：自负极经电源内部指向正极的方向，与的方向一致，也与电流的方向一致。（2）电动势是描述电路中非静电力做功本领的物理量

与电势差对比电势差是描述静电力做功本领的物理量(单位v)1，动给生现艘象（忽磁场洋不变惩，导豪线切孟割磁嘴感应捷线运州动）IvL二集电磁感行应现蛋象2，感横生现权象：架（导拆线不声动，估磁场蚀变化蚀）III由=BScos可见:

无论、、

任何一个量变化都会使回路磁通量变化，回路中产生感应电流的现象。有感深应电肺动势三、楞次偷定律感应约电流清的方仗向可离以由冶楞次借定律待来判智断。18赌33年楞次指出电磁毯感应锅的根姓本原惰因在拐于回概路中兔磁通闸量的参变化感应电厨流产艇生的锤磁通奥量总心是反彻抗回辫路中比原磁险通量拜的变巡寿化—干—楞赠次定骡律1、判断梅感应散电流口的方蓬向：a）确烘定原弟磁场神方向沫（电血源电验流）d）由右手蒜定则价判定感应电快流的变方向b）磁砍通是且增加芬还是便减少C）由楞防次定热律确池定感应电秃流产央生的劫磁场鸦方向NS用楞菊次定情律判就断感帖应电鹅流方迷向NS楞次酷定律呜是能犁量守叙恒定瞒律的包一种腹表现卧。机械能焦耳热2、“反抗发”的搞实质携是能姓量守恒当导线在磁场中运动时，回路产生感应电流,载流导体在磁场中受力，,方向与相反，要移动ab，外力反抗对导体ab做功，

，回路获得能量，把机械能转换为感应电流通过回路时放出的热能。感应电威流产借生的默磁通姜量总袖是反抗回路溉中原伴磁通象量的资变化垫——替楞次谱定律bLaxI不论食什么昂原因影使通过闭合滥回路的磁通森量发次生变芒化时，回路中有感应电文动势产生，其大们小正比于通过创该回贷路的磁通捏量对时恶间变俊化率的负剑值。四、法拉稳第电磁感怕应定抗律国际踪蝶单位花制k=警1其中说明室：1）“–”号是楞次定律的反映，即

产生的

，

阻止原磁通变化——楞次定律的反映。与回路方向反同与回路方向相同与回路方向反同与回路方向相同约定：回路所围平面的法线

应与回路的绕行方向

成右手螺旋关系。楞次御定律：符号搭法则：2.确定磁通彼量的宅时间淡变化秋率的花正负舒。3.确定感应纳电动花势的奋正负京。L与回路L绕向相反；与回路L绕向相同。确定感应但电动嗽势的缸方向的步骤：1.选回励路的顷绕行丘方向腾与穿摧过回舟路的去磁场方笨向呈逮右手世螺旋钩关系,且穿沾过线弊圈的庄磁通遇量为合正。（或由楞次定律确定的方向）符号馋法则称为磁通镰链(臭ma左gn慰et沃ic向f退lu找x质li全nk催ag驰e撒)2）若闭海合回辅路由N匝密穿绕线视圈串钻联而残成，叶总电槐动势撞等于叛各匝砍线圈装所产喝生的姐电动披势之套和。说明蛛：1匝：N匝：3）若闭帐合回摆路的球电阻笨为R，则毕感应享电流浑为：感应黄电量傻只与源回路攻中磁值通量背的变筐化量盆有关勿，与捐磁通陵量变医化的价快慢每无关展。4）在时间内，通过回路任一截面的感应电量为：说明产：说明夺：5）磁通对子闭合响回路枣才有奖意义（可以用旅假象帖导线与真危实导抱线构迎成闭合风回路。）4）感应电动势比感应电流I更本质地反映电磁感应现象。（有可以无I）用法画拉第膜电磁靠感应男定律蛾解题众的步缘瑞骤如画下：（1）求：t时刻穿过回路所为面积略的磁通王量（新取正吹值）败：（2）求导构：(3炕)用楞次忽定律或符号余法则判定逮感应告电动孙势的嘉方向祖。解：设在t=创0时，线圈平面的正法线方向与磁感应强度

的方向相同例题1：交流发电机原理：有N

匝面积为S

的线圈，放在均匀磁场B中，可绕oo′轴转动，若线圈以角速度

作匀速转动。求线圈中的感应电动势。此时似，穿乞过N匝线圈魂的磁穿通链愉数为θ=ωt则t

时刻，

与

之间的夹角由电撑磁感荣应定罗律可膏得线摊圈中虎的感刊应电率动势飘为则可见洗，在辉匀强巩磁场诞中匀晒速转遇动的刑线圈迈内的岭感应翅电流沟是时列间的畜正弦讲函数狮。这很种电钞流称交流斗电。例2：无限长直导线中

，共面矩形线圈abcda。已知:，求:。解：建立患坐标高系，悄电流I产生的磁感应梅强度株为：如图肤所示赌取一伪窄带dx，与回乞路ab物cd裳a绕向相反。与回捡路ab刺cd猫a绕向相同;引起包磁通爬量变兄化的逝原因衔：12.2动生氏电动扫势和新感生肺电动忠势一.分类柱：1）导体不动，磁场变化

感生电动势

2）磁场不变，导体运动,（回路面积变化

、

取向

变化等）动生电动势1、动涌生电钢动势醒产生寇的原婆因二、动生壶电动厌势（Mo正ti活on索al话E户mf）动生挨电动杂势是岛由于境导体经或导遵体回转路在老恒定楼磁场买中运由动而科产生镜的。例1：匀强亿磁场煤中，译导线ab可在导仆轨上旱滑动兽，求：回路趣中感穷应电煮动势验。解：t时刻Gt时刻与回征路L绕向相反。方向：由ba或由污楞次阔定律复确定鞭的方向xxo导线ab内每棍个自莲由电紧子都虫受到股洛仑葡兹力脑：洛仑处兹力少驱使徐电子网沿导最线由a向b移动片。由于翁洛仑滑兹力议的作咱用使b端出普现过繁剩负枣电荷害，a端出昨现过疫剩正忆电荷辉。+++++2、微观解鞭释：抢（产饼生动会生电滩动势喇的原污因）电子吩同时伍受到揭电场歇力作性用平衡蔑时此时狭电荷没积累友停止游，ab两端形成稳患定的澡电势差。呈从上可知梢：洛仑兹力是使在喷磁场铺中运悄动的爆导体两临端产生电晌势差喜的根融本原艇因。洛仑魔兹力是非静电力。结论处：产生估动生朽电动炮势的挨非静电亡力是洛仑着兹力方向ab由于电荷在两端的积累在导线内部产生电场+++++如同党一节脏电源非静匙电场您强：由电责动势灾定义践：动生电色动势定义:作为旨电源济的这贱段运捎动导菌体杆论，其眨中的非静抵电力就是洛仑竟兹力。非静脊电力恋：++3、动生阁电动势：一段导线ab一导线回路说明森：动生贪电动遣势产驳生的畜条件是“雨物体驳切割跟磁力驴线运滋动”物理呢意义：揭示找动生每电动盐势是单位腐正电荷通笋过运激动导哗线段孟（电横源）底时洛捎伦兹研力做市的功棋。若

>0，则

的方向与同向；若

<0，则的方向与反向。由的方向判断。动生电疑动势桶的方得向：或者2、法拉第制电磁疾感应扯定律：求解明动生眼电动成势的素两种府方法抵：1、动生电明动势的公式：设法报构成先一种优合理园的闭先合回框路步骤：2）确定和

的夹角3）确定与

的夹角1）首先追在导吐线上怠任取嘴一线汽元dl，5）由动培生电旱动势费定义谨求解芹。4）求导线元上的电动势6）动生淘电动寸势的途方向榨：步骤：3)判定

方向例题1（教防材P2甚74例12记-3）：如图，努长为L的铜炎棒在归匀强态磁场货中以薯角速瘦度ω绕o端转动。求（1）棒中感欺应电临动势幼的大痒小和扇方向；复（2）在商同一厌平面灾内分仇别以O、A为两筹端的签任意窗弯曲辜的刚打性导辞线OD家A以同沙样的臣角速想度ω绕O端逆徐时针全转动艺时，纠该导跟线上羞的动垫生电完动势贷。解：碰（1）方法壳一取微妇元方向负号说明电动势方向与反向方法蛮二作辅附助线予，形印成闭起合回虑路OA汁CO方向完沿A→O因AC、CO段没栗有动怕生电哪动势回路资中的仆电动赴势：用假象不动直导线AC、CO和真实导线OA构成的事闭合睁回路.与回路方向反同。方向:大小:符号驱法则方法遍二作辅会助线柔，形贫成闭岔合回死路OA俩CO方向拣沿A→O因AC、CO段没致有动忽生电押动势回路抢中的田电动池势：大小:方向:楞次悟定律（2）由铜棒OA和弯曲擦的刚饭性导线AD终O组成樱的闭鄙合回屡路OA斜DO在均就匀磁眯场中门以角金速度ω绕O端逆回时针财转动时埋，穿诱过回欢路的彻磁通膨量不轨变，业回路寸的动哥生电吐动势锹为零及。方向个：由A端沿弯曲厨导线夹指向O+解：方法一：族定义++++++++++++++++++R方向：例：有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知：求：动生电动势。例：有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知：求：动生电动势。作辅花助线工，形殿成闭业合回枝路方向：解：方法二：烧法拉郊第电区磁感看应定删律+++++++++++++++++++R用假惩象直题导线ab和导阴线an矮b构成