《大學物理下教學》電磁感應(2)

1、哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt七七 電磁感應電磁感應7.1 恒定電流恒定電流 電動勢電動勢 電流密度矢量電流密度矢量 方向和該點正電荷運動的方向一致。方向和該點正電荷運動的方向一致。大小等于單位時間通過該點垂直于電荷運動方向大小等于單位時間通過該點垂直于電荷運動方向的單位面積的電荷量。的單位面積的電荷量。 v恒定電流恒定電流iiiv哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt電流與電流密度間的關系電流與電流密度間的關系: :SSId導體中各點的電流密度形成導體中各點的電流密度形成一個矢量場，稱為電流場。一個矢量場，稱為電

2、流場。ds ds 電流連續(xù)性方程電流連續(xù)性方程tqSsdddS哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt在導體中維持恒定電流的條件在導體中維持恒定電流的條件空間各處的電荷分布必須滿足空間各處的電荷分布必須滿足0ddtq0dsS也即這說明了恒定電流的閉合性：這說明了恒定電流的閉合性：在恒定電流場中的電流線是閉合曲線。在恒定電流場中的電流線是閉合曲線。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt必須有電源提供非靜電力，迫使正電荷逆著靜電場必須有電源提供非靜電力，迫使正電荷逆著靜電場從從A流向流向B，從而維持，從而維持A、B間有不變的電勢

3、差。間有不變的電勢差。RIAB電動勢電動勢哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt電源電源: : 在分離正負電荷時做功，把其它形式在分離正負電荷時做功，把其它形式的能量轉化為電勢能。的能量轉化為電勢能。非靜電性場的場強非靜電性場的場強: : 單位正電荷所受的非靜電力。單位正電荷所受的非靜電力。qFEKKKE+-RI哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt電源：電源：提供非靜電力的裝置。提供非靜電力的裝置。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯pptABlEdk電動勢是標量，單位電動勢是標量，單位V

4、。 規(guī)定電動勢的指向為自負極經內電路到正極。規(guī)定電動勢的指向為自負極經內電路到正極。電動勢的大小只取決于電源本身的性質，與外電路無關。電動勢的大小只取決于電源本身的性質，與外電路無關。電動勢的另一種表述（更普適）電動勢的另一種表述（更普適）lEdk電動勢的定義：單位正電荷從電源負極移到電動勢的定義：單位正電荷從電源負極移到電源正極時，非靜電力所做的功。電源正極時，非靜電力所做的功。qAdd哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象7.2 電磁感應定律電磁感應定律哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt當穿

5、過閉合導體回路所包圍的當穿過閉合導體回路所包圍的面積內的磁通量發(fā)生變化時，面積內的磁通量發(fā)生變化時，在導體回路中會產生感應電流，在導體回路中會產生感應電流，稱為稱為電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象。RiooBnabcd 哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯pptNSBv閉合回路中產生的感應電閉合回路中產生的感應電流具有確定的方向，流具有確定的方向，它總是使感應電流所產生它總是使感應電流所產生的通過回路面積的磁通量，的通過回路面積的磁通量，去補償或者反抗引起感應去補償或者反抗引起感應電流的磁通量的變化。電流的磁通量的變化。F楞次定律楞次定律哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大

6、學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯pptNBSvNSBvII哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt楞次定律本質上楞次定律本質上是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)。是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)。要維持滑桿運動，必須要維持滑桿運動，必須施加外力，克服安培力施加外力，克服安培力而做功。而做功。viImF+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +B機械能機械能電能電能焦耳熱焦耳熱哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯p

7、pt通過回路所包圍面積的磁通過回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中通量發(fā)生變化時，回路中產生的感應電動勢與磁通產生的感應電動勢與磁通量對時間的變化率成正比。量對時間的變化率成正比。tddi法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律負號反映了感應電動勢的方向，負號反映了感應電動勢的方向，它是楞次定律的數(shù)學表現(xiàn)。它是楞次定律的數(shù)學表現(xiàn)。哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt0ddt靠近時0i0(1) 磁場方向與回路繞向磁場方向與回路繞向成成右手螺旋右手螺旋NBn0ddt遠離時tddi0i哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯pptNB

8、n0ddt靠近時0i0(2) 磁場方向與回路繞向磁場方向與回路繞向不成不成右手螺旋右手螺旋0ddt遠離時tddi0i哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt說明：說明：1）如回路由）如回路由 N 匝導線串聯(lián)而成匝導線串聯(lián)而成 （且每匝磁通量都相同）（且每匝磁通量都相同） 2）如回路的電阻為）如回路的電阻為 R ，感應電流為，感應電流為tRIdd1i在某段時間內，通過導線的任一截面的電荷量為在某段時間內，通過導線的任一截面的電荷量為21ditttIq)(1d12121RRtNtNd)d(ddi哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯p

9、pt例例1、 一長直導線中通有電流一長直導線中通有電流I，旁邊有一與它共面，旁邊有一與它共面的矩形線圈，長為的矩形線圈，長為l，寬為（，寬為（b- -a），線圈共有），線圈共有N匝，以速度匝，以速度v離開直導線。求離開直導線。求: :圖示位置線圈圖示位置線圈中的感應電動勢的大小和方向。中的感應電動勢的大小和方向。Iablv哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt解：解：1. 規(guī)定回路繞向為順時針，規(guī)定回路繞向為順時針，2. 計算在任意計算在任意t時刻，通過矩形線圈的磁通量，時刻，通過矩形線圈的磁通量，InxodsxdxxIB20 xlSddxlxId2d0哈爾

10、濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯pptvtbvtaxlxId2d0vtavtbIlln20n nxo oa+vtb+vt3. 計算回路中的感應電動勢，計算回路中的感應電動勢，tNddivtbvtaNIlv1120哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt方向：順時針方向：順時針在圖示位置的在圖示位置的 t t = = 0 0 時刻，時刻，baNIlv1120in nxo o哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理學院 七七 電磁感應電磁感應編輯ppt例例2、 半徑為半徑為r、電阻為、電阻為R的導體圓環(huán)在均勻磁場的導體圓環(huán)在均勻磁場B中，圓環(huán)平面與磁場方向垂直。磁場的中，圓環(huán)平面與磁場方向垂直。磁場的變化規(guī)律為：變化規(guī)律為： 計算通過圓環(huán)任一截面的電荷量。計算通過圓環(huán)任一截面的電荷量。ateBB 0rB哈爾濱工程大學理學院哈爾濱工程大學理