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,第十三章 电磁感应 电磁场,物信学院物理系 张 峻,电 流,磁 场,电磁感应,感应电流,1831年法拉第,问题的提出,掌握计算感应电动势的几种基本方法。理解动生电动势、感生电动势的非静电力本质。了解位移电流、麦克斯韦方程组、电磁波。,学习要求,（下一页）,法拉第（Michael Faraday,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，光的偏振面在磁场中的旋转。,一、电磁感应现象,法拉第经过十年的不懈努力终于在1831年8月29日第一次观察到 电磁感应现象,1、电磁感应现象,有电流！,没电流！,一 电磁感应现象,当回路 1中电流发生变化时，在回路 2中出现感应电动势。,1,2,当通过一个闭合导体回路所包围面积内的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。这称为电磁感应现象。,结论：,线圈内磁场变化,导线或线圈在磁场中运动,两类实验现象,（下一页）,产生的电流称为感应电流,相应的电动势为感应电动势。,单位:1V=1Wb/s,1、法拉第电磁感应定律内容：当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都有感应电动势产生，并且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。,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,时间内，流过回路的电荷,感应电动势的方向,与回路取向相反,（与回路成右螺旋）,当线圈有 N 匝时,与回路取向相同,楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）,楞次是俄国物理学家和地球物理学家，生于爱沙尼亚的多尔帕特。早年曾参加地球物理观测活动，发现并正确解释了大西洋、太平洋、印度洋海水含盐量不同的现象，1845年倡导组织了俄国地球物理学会。1836年至1865年任圣彼得堡大学教授，兼任海军和师范等院校物理学教授。,楞次主要从事电学的研究。楞次定律对充实、完善电磁感应规律是一大贡献。1842年，楞次还和焦耳各自独立地确定了电流热效应的规律，这就是大家熟知的焦耳楞次定律。他还定量地比较了不同金属线的电阻率，确定了电阻率与温度的关系；并建立了电磁铁吸力正比于磁化电流二次方的定律。,三 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（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）.,二.楞次定律(判断感应电流方向),感应电流的效果反抗引起感应电流的原因,导线运动,感应电流,磁通量变化,感应电流,（下一页）,用楞次定律判断感应电流方向,1.由法拉第电磁感应定律判定,2.楞次定律,确定感应电动势方向的方法：,步骤:,a.先任意规定一个方向为回路的正方向，且回路所围面积的正法线与其构成右手螺旋；,b.确定磁通量的正负,c.由法拉第电磁感应定律确定感应电动势的方向,若为正，则与回路正向一致，若为负，则相反。,闭合回路中感应电流的方向，总是使它所产生的磁场去反抗引起感应电流的原来磁通量的变化。,反抗变化,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.,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.,电磁感应a,电磁感应实验b,感应电动势 i,感应电动势分为两类：1、动生电动势：磁场不变，导体回路或导体在磁场中运动;2、感生电动势：导体回路或导体不动，磁场变化.,法拉第电磁感应定律：,通过回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中就有感应电动势产生，而感应电动势正比于磁通量的对时间变化率的负值。,小结：,楞次定律：,闭合回路中感应电流的方向，总是使它所产生的磁场去反抗引起感应电流的原来磁通量的变化。,N 匝密绕线圈：,感应电流：,感应电荷：,