大學(xué)物理+第8章+電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)與習(xí)題課.

1、A A、電磁感應(yīng)基本規(guī)律回顧、電磁感應(yīng)基本規(guī)律回顧B B、關(guān)于電磁場(chǎng)的幾點(diǎn)討論、關(guān)于電磁場(chǎng)的幾點(diǎn)討論C C 、典型題分析、典型題分析判斷感應(yīng)判斷感應(yīng)電流方向電流方向 閉合回路中感應(yīng)電流的方向，閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它自身所產(chǎn)生的磁通量阻止總是使它自身所產(chǎn)生的磁通量阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。一、楞次定律一、楞次定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律dtdi )(內(nèi)l dEqAi三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)基本規(guī)律回顧基本規(guī)律回顧動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)大小及方向大小及方向0SdtBdtdl dEASLi

2、非五、感生電動(dòng)勢(shì)五、感生電動(dòng)勢(shì)六、自感現(xiàn)象六、自感現(xiàn)象 自感系數(shù)自感系數(shù) 自感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì)ILdtdILL非靜電力非靜電力 ibavBdl四、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)四、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)非靜電力非靜電力洛侖茲力洛侖茲力感生電場(chǎng)力感生電場(chǎng)力dtdIMdtd12121121IM 七、互感現(xiàn)象七、互感現(xiàn)象 互感系數(shù)互感系數(shù) 互感電動(dòng)勢(shì)互感電動(dòng)勢(shì)i21線圈線圈2B1I1線圈線圈1dVHdVwdWWVVmVmm22222212HBHBVWwmm磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量: :磁能密度：磁能密度：八、磁場(chǎng)能量八、磁場(chǎng)能量221LIWmidiLIIIldH)(0全十、全電流定律：十、全電流定律：IDtdSdSIddtdD九、位移電流

3、九、位移電流與運(yùn)動(dòng)電荷無(wú)關(guān)與運(yùn)動(dòng)電荷無(wú)關(guān) 不產(chǎn)生不產(chǎn)生焦耳熱焦耳熱應(yīng)用：應(yīng)用： 微波爐微波爐 改改變電偶極矩，使電介質(zhì)變電偶極矩，使電介質(zhì)反復(fù)極化，使分子熱運(yùn)反復(fù)極化，使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，產(chǎn)生熱效應(yīng)，動(dòng)加劇，產(chǎn)生熱效應(yīng)，但與焦耳熱完全不同。但與焦耳熱完全不同。變化的電場(chǎng)變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)本質(zhì)本質(zhì)dStDSdldHSSL0Bd SS0E dlBtdSLS DdSdVSV0十一、麥克斯韋方程組的積分形式十一、麥克斯韋方程組的積分形式介質(zhì)性質(zhì)方程介質(zhì)性質(zhì)方程:DEBHE02、磁場(chǎng)的高斯定理、磁場(chǎng)的高斯定理1、電場(chǎng)的高斯定理、電場(chǎng)的高斯定理3、環(huán)路定理與、環(huán)路定理與法拉第電磁感應(yīng)定律法拉

4、第電磁感應(yīng)定律4、全電流定律、全電流定律 本章應(yīng)本章應(yīng)掌握掌握法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用，及其應(yīng)用，包括動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、感生電動(dòng)勢(shì)、自感電動(dòng)勢(shì)、互感電包括動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、感生電動(dòng)勢(shì)、自感電動(dòng)勢(shì)、互感電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算；理解磁場(chǎng)能量及磁能密度的概念。動(dòng)勢(shì)的計(jì)算；理解磁場(chǎng)能量及磁能密度的概念。典型題分析典型題分析例題例題1 1 有一彎成有一彎成 角的金屬框架角的金屬框架COD, 一導(dǎo)線一導(dǎo)線ab(ab垂直于垂直于OD)以恒定速度以恒定速度v在在金屬框架上滑動(dòng)，設(shè)金屬框架上滑動(dòng)，設(shè)v垂直于垂直于ab向右。向右。已知磁場(chǎng)已知磁場(chǎng)B的方向垂直紙面向外，分的方向垂直紙面向外，分別求下列情況框架內(nèi)的感應(yīng)

5、電動(dòng)勢(shì)別求下列情況框架內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) i 的變化規(guī)律。設(shè)的變化規(guī)律。設(shè)t=0時(shí)，時(shí)，x=0。1) 磁場(chǎng)均勻分布，且磁場(chǎng)均勻分布，且B不隨時(shí)間改變；不隨時(shí)間改變；2) 非均勻的變化的磁場(chǎng)非均勻的變化的磁場(chǎng)B=kxcos t。 BvabCODxtanBvxBvli解：解：1) 導(dǎo)線導(dǎo)線ab在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)即為所求感即為所求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)tvBi2tan方向由方向由a指向指向b，框架中的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為順時(shí)針?lè)较颉?，框架中的電?dòng)勢(shì)應(yīng)為順時(shí)針?lè)较颉?l dBvbai代入將vtx l dBv由 xvabBCODdtancosddtkSB2) 當(dāng)磁場(chǎng)作非均

6、勻變化時(shí)，框架中當(dāng)磁場(chǎng)作非均勻變化時(shí)，框架中既有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，又有感生既有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，又有感生電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)，可應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。，可應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。選取回路選取回路obao，為正方向。，為正方向。xtk02dtancosdtancostansin31dd23tvkxtxkti若若 i0，則，則 i 的方向與所設(shè)正繞方向（的方向與所設(shè)正繞方向（obao)一致；反之，相反。一致；反之，相反。 BvabCOD d xy)(vtx tancos313tkxttttkvcossin31tan233例題例題2 2R2R1長(zhǎng)直同軸電纜。已知長(zhǎng)直同軸電纜。已知R

7、1、R2，填充介質(zhì)均勻各向同性，填充介質(zhì)均勻各向同性，電流在電流在兩柱面上兩柱面上均勻分布。均勻分布。 求：求：（1）l 長(zhǎng)段電纜磁能長(zhǎng)段電纜磁能Wm ；（；（ 2）電纜的自感系數(shù)）電纜的自感系數(shù)L解法一：解法一： 解題思路：解題思路：Hwm Wm LrIlHd 21RrRI Hr 2H = 0 （ 其其 他他 ） 21RrR rI 2l I 0 （其他其他）由安培環(huán)路定理由安培環(huán)路定理H21RrRrI 2 0 （ 其其 他他 ）rrlVd2dVwWmmd21d42RRrrlI122ln4RRlIR2R1rl I 122ln22RRlIWLm磁能密度磁能密度:221LIWm由2222821rI

8、Hwm解法二：解法二：解題思路：解題思路： H B L WmdS= ldrrrlISBd2ddrrlIRRd22112ln2RRIl12ln2RRlIL1222ln421RRlILIWml I H21RrRrI 2 0 （ 其其 他他 ）BrI2例題例題3 3 兩根足夠長(zhǎng)的平行直導(dǎo)線軸線間的距離為兩根足夠長(zhǎng)的平行直導(dǎo)線軸線間的距離為20cm，在導(dǎo)線中保持一強(qiáng)度為在導(dǎo)線中保持一強(qiáng)度為20A而方向相反的恒定電流。若導(dǎo)線而方向相反的恒定電流。若導(dǎo)線的半徑為的半徑為 a0.1cm，且導(dǎo)線內(nèi)部磁場(chǎng)忽略不計(jì)。，且導(dǎo)線內(nèi)部磁場(chǎng)忽略不計(jì)。 解解 (1) 兩導(dǎo)線間任一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩導(dǎo)線間任一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為:

9、)(2200rdIrIBaadIlldrrdIrIBdSadaln)(22(000(1)求兩導(dǎo)線間每單位長(zhǎng)度的自感系數(shù)；求兩導(dǎo)線間每單位長(zhǎng)度的自感系數(shù)；(2)若將兩導(dǎo)線分開到相距若將兩導(dǎo)線分開到相距40cm，求磁場(chǎng)對(duì)，求磁場(chǎng)對(duì)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線所做的功單位長(zhǎng)度導(dǎo)線所做的功;(3)位移時(shí)，單位長(zhǎng)度的磁能改變了多少位移時(shí)，單位長(zhǎng)度的磁能改變了多少?是增加，還是減少是增加，還是減少? 說(shuō)明能量的來(lái)源。說(shuō)明能量的來(lái)源。IIdrB drrmHaadlIL/101 . 21 . 01 . 020ln104ln670單位長(zhǎng)l=1rIr(2) 兩導(dǎo)線中兩導(dǎo)線中,一條導(dǎo)線上的電流在另一條一條導(dǎo)線上的電流在另一條導(dǎo)線處

10、產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為rIB20故任一條導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上所受磁力為故任一條導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上所受磁力為: BlIdFd相斥方向:2120rIIBFm122020ln222121ddIdrrIdrFAddddmmJ52105 . 52040ln2201047磁力作正功磁力作正功.IB dr磁力的功：磁力的功： mF(3) 由由(1)的解的解 當(dāng)兩導(dǎo)線相距為當(dāng)兩導(dǎo)線相距為 d1 時(shí)時(shí) 導(dǎo)線移動(dòng)過(guò)程中磁能增加導(dǎo)線移動(dòng)過(guò)程中磁能增加, 磁場(chǎng)既對(duì)外作功磁場(chǎng)既對(duì)外作功, 磁磁能又增加能又增加, 可能否？是否違反能量守恒定律？可能否？是否違反能量守恒定律？ aadlL101ln當(dāng)兩導(dǎo)線相距為當(dāng)

11、兩導(dǎo)線相距為 d2 時(shí)時(shí)aadlL202ln)(212121122212212LLIILILWWWmmmadadI1202ln21JddIWadm51220105 . 5ln2可能可能! 否否! 其能量來(lái)源于電源：其能量來(lái)源于電源： 導(dǎo)線拉開導(dǎo)線拉開磁通量增加磁通量增加感感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使電流減少應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使電流減少為維持電流恒定為維持電流恒定電源克服反電動(dòng)勢(shì)電源克服反電動(dòng)勢(shì)作功作功對(duì)外作功對(duì)外作功+磁能增加磁能增加.rI1dB mF2d單位長(zhǎng)度的磁能改變單位長(zhǎng)度的磁能改變: 常見錯(cuò)誤常見錯(cuò)誤 沿襲中學(xué)套用公式的作法，不管沿襲中學(xué)套用公式的作法，不管B是否勻強(qiáng)，是否是否勻強(qiáng)，是否變化，能量密度是否為恒量，在求磁