大学物理电磁感应课件.ppt

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1、第九章 电磁感应 电磁场理论,第九章,电源和电动势(参考 8-1 ）,一、电源：,外电路：电流从高电势向低电势运动。,内电路：电荷将克服静电场力作功，从低电势向高电势运动。,在回路中要出现稳恒电流必须存在稳恒电场。,结论：电容器不能作为电源,电容器放电,电源和电动势(参考 8-1 ） 一、电源：+AB+,大学物理电磁感应-PPT,电源：提供非静电力的装置,非静电场：非静电力与试探电荷电量的比值,电源,二、电动势,电动势：描写电源内非静电力作功本领的物理量,电源：提供非静电力的装置非静电场：非静电力与试探电荷电量的比,定义：,单位正电荷绕闭合路径一周，电源中非静电力所作的功。,方向：由负极经内电

2、路到正极,单位：伏,定义： 单位正电荷绕闭合路径一周，电源中非静电,一、电磁感应现象,实验一：,当条形磁铁插入或拔出线圈回路时，在线圈回路中会产生电流，而当磁铁与线圈保持相对静止时，则回路中不存在电流。,9-1 法拉第电磁感应定律,一、电磁感应现象SN实验一： 当条形磁铁插入或,实验二：,以通电线圈代替条形磁铁,1、当载流线圈B相对于线圈A运动时，线圈A回路内有电流存在。,2、当载流线圈B相对于线圈A静止时，如果改变线圈B的电流，则线圈A回路中也会产生电流。,实验二：以通电线圈代替条形磁铁A1、当载流线圈B相对于线圈A,实验三：,将闭合回路置于稳恒磁场B中，当导体棒在导体轨道上滑行时，回路内出

3、现了电流。,实验三： 将闭合回路置于稳恒磁场B中，当导体棒,结论：,当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因的，回路中有电流产生。这一现象称为电磁感应现象。,电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势。,abcd结论： 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,二.楞次定律,楞次总结出：闭合回路中感应电流的方向，总是反对（或阻止）原回路中磁通量的变化。,楞次定律判断感应电动势的方向：,二.楞次定律楞次总结出：闭合回路中感应电流的方向，总是反对（,三、法拉第电磁感应定律,三、法拉第电磁感应定律,当穿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的大小与

4、穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比。,法拉第电磁感应定律的文字表述：,注:若回路有多匝导线，则,说明：,1、式中的负号反映了感应电动势的方向,当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的,(1)可以任意规定“绕行正方向”，通常为,右旋符号系统： 绕行方向 l和法线方向 符合右螺旋,(2)确定的正负,利用法拉第电磁感应定律判断感应电动势的方向,SN(1)可以任意规定“绕行正方向”，通常为右旋符号系统：,(3)确定 的正负,(3)确定 的正负SN,(4)由 确定 正负,(4)由 确定 正负SNSN,的方向与 的方向一致,当N 极远离线圈时：,由,知,例：利用法拉第电磁感应定律判断感应电动

5、势的方向,的方向与 的方向一致当N 极远离线圈时：由知SNSN例：利,2. 若回路电阻为R ，则,感应电流：,感应电量：,感应电量与磁通量的变化成正比，与磁通量变化的快慢无关。在实验中，可以通过测量感应电量和电阻来确定磁通量的变化。,2. 若回路电阻为R ，则感应电流：感应电量：,（为磁通链数）,若每匝磁通不相同， 则,4. 与非静电性场强EK的联系,3. 若回路有多匝导线，则,（为磁通链数）若每匝磁通不相同， 则 4. 与非静电性场,解：,例、一长直导线通以电流 旁边有一个共面的矩形线圈abcd。求：线圈中的感应电动势。,选l如图所示,解：例、一长直导线通以电流,9-2 动生电动势,根据磁通

6、量变化的不同原因，把感应电动势分为两种情况加以讨论。,动生电动势：在稳恒磁场中运动着的导体内产生的感应电动势。,感生电动势：导体不动，因磁场的变化产生的感应电动势。,9-2 动生电动势 根据磁通量变化的不同原因，把感,一、动生电动势产生的原因,运动导体内电子受到洛仑兹力的作用：,Ii,非静电场：,电动势：,B,A,方向：由A到B, ,例、一矩形导体线框，宽为l，与运动导体棒构成闭合回路。如果导体棒以速度v作匀速直线运动，求回路内的感应电动势。,解：,法一,电动势方向 AB,选 如图所示,例、一矩形导体线框，宽为l，与运动导体棒构成闭合回路。如果导,法二：,x,选l如图所示,电动势方向 AB,法

7、二：x ,二、磁场中转动的闭合线圈,线圈法线与B线为 角，则,设线圈以恒定角速度旋转,则:,二、磁场中转动的闭合线圈线圈法线与B线为 角，则设线圈以恒,例、一长直导线中通电流I=10A，有一长为L=0.2m的金属棒与导线垂直共面。当棒以速度v=2m/s平行与长直导线匀速运动时，求棒产生的动生电动势。,解：,动生电动势方向：BA,例、一长直导线中通电流I=10A，有一长为L=0.2m的金属,例、一根长为L的铜棒，在均匀磁场B中以角速度在与磁场方向垂直的平面上作匀速转动。求棒的两端之间的感应电动势大小。,解：,o,a,动生电动势方向：ao,选 如图所示, ,讨论：,（1）电动势得到负值说明电动势与

8、l的方向相反,（2）若为铜盘转动，视为铜棒并联。,（3）用法拉第定律直接求解：,设想回路oab（如图）,讨论：（1）电动势得到负值说明电动势与l的方向相反（2）若为,法二、,o,a,选l如图所示,动生电动势方向：ao,b, ,例、在均匀磁场B中导线形状如图所示，以角速度在与磁场方向垂直的平面上作匀速转动且OM=MN=a。求棒的两端ON之间的感应电动势大小。,解：,连接ON,对于OMN回路,动生电动势方向：NO,由上题结论得：,例、在均匀磁场B中导线形状如图所示，以角速度在与磁场方向垂,例、已知导体运动如图，求导体中的感应电动势。,L,解：,A,B,方向：由AB,选 如图所示,+,+,+,+,例、已知导体运动如图，求导体中的感应电动势。L解：AB方向：,例、圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动,求：动生电动势,解：,i方向：由AB,A,B,选 如图所示,+,+,+,+,例、圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动求：动生电动势解,