第八章電磁感應(yīng)

第八章電磁感應(yīng)第一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第八章電磁感應(yīng)§8.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律電磁感應(yīng)的基本現(xiàn)象感應(yīng)電流與N-S的磁性、速度有關(guān)與有無(wú)磁介質(zhì)速度、電源極性有關(guān)與有無(wú)磁介質(zhì)開(kāi)關(guān)速度、電源極性有關(guān)第二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四感生電流與的大小、方向，與截面積變化大小有關(guān)。感生電流與的大小、方向，與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大小方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明：穿過(guò)線圈所包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路中產(chǎn)生的電流叫感生電流，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在載流線圈內(nèi)加鐵芯前后有變化，而不變。說(shuō)明感生電流只與有關(guān)。第三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四敘述：閉合回路中感應(yīng)電流的方向總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。感應(yīng)電流的效果，總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。這個(gè)原因包括引起磁通量變化的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或回路的形變。楞次定律1834年楞次提出另一種判斷感應(yīng)電流的方法，再由感應(yīng)電流來(lái)判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。第四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)力（安培力），將反抗外力。即可以說(shuō)外力反抗磁場(chǎng)力做功，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱，這是符合能量守恒規(guī)律的否則只需一點(diǎn)力開(kāi)始使導(dǎo)線移動(dòng)，若洛侖茲力不去阻撓它的運(yùn)動(dòng)，將有無(wú)限大的電能出現(xiàn)，顯然，這不符合能量守恒定律！第五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四判斷各圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?qū)⒋盆F插入非金屬環(huán)中，環(huán)內(nèi)有無(wú)感生電動(dòng)勢(shì)？有無(wú)感應(yīng)電流？環(huán)內(nèi)將發(fā)生何種現(xiàn)象有感生電動(dòng)勢(shì)存在，有電場(chǎng)存在將引起介質(zhì)極化，而無(wú)感生電流。第六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四法拉第電磁感應(yīng)定律單位:1V=1Wb/s與L

反向與L

同向電動(dòng)勢(shì)方向:敘述:導(dǎo)體回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比.國(guó)際單位制中

k=1負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是反抗磁通的變化d/dt=(N/Am)?m2?s1=Nm/C=V第七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四與L

反向與L

同向第八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四同一物理問(wèn)題選不同的L方向，但結(jié)果相同。第九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四磁通鏈數(shù):若有N匝線圈，它們彼此串聯(lián)，總電動(dòng)勢(shì)等于各匝線圈所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)之和。令每匝的磁通量為1、2、3若每匝磁通量相同第十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四§8.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)等于導(dǎo)線單位時(shí)間切割磁力線的條數(shù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)可看成是由洛侖茲力引起的。非靜電力第十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四每個(gè)電子受的洛侖茲力洛侖茲力對(duì)電子做功的代數(shù)和為零對(duì)電子做正功反抗外力做功洛侖茲力的作用并不提供能量，而只是傳遞能量，即外力克服洛侖茲力的一個(gè)分量

所做的功，通過(guò)另一個(gè)分量

轉(zhuǎn)換為動(dòng)生電流的能量。實(shí)質(zhì)上表示能量的轉(zhuǎn)換和守恒。發(fā)電機(jī)的工作原理就是靠洛侖茲力將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。結(jié)論第十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的功率截面積為S長(zhǎng)為

l的導(dǎo)線所受洛侖茲力的一個(gè)分量產(chǎn)生感應(yīng)電流的外力動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的功率：另一方面為使棒運(yùn)動(dòng),外力的功率可看出消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)系第十三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四例題一：如圖所示，導(dǎo)體棒oa做切割磁力線運(yùn)動(dòng)求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？或者用法拉第電磁感應(yīng)定律第十四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四例題二：法拉第電機(jī)，設(shè)銅盤(pán)的半徑為R，角速度為。求盤(pán)上沿半徑方向產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。可視為無(wú)數(shù)銅棒一端在圓心，另一端在圓周上，即為并聯(lián)，因此其電動(dòng)勢(shì)類(lèi)似于一根銅棒繞其一端旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。第十五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四§8.3感生電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電場(chǎng)穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生電動(dòng)勢(shì).感生電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這個(gè)感生電動(dòng)勢(shì)的大小、方向與導(dǎo)體的種類(lèi)和性質(zhì)無(wú)關(guān)，僅由變化的磁場(chǎng)本身引起。Maxwell敏銳地感覺(jué)到感生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象預(yù)示著有關(guān)電磁場(chǎng)的新的效應(yīng)。即使不存在導(dǎo)體回路，變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g也激發(fā)一種電場(chǎng)它提供一種非靜電力能產(chǎn)生，這電場(chǎng)叫做渦旋電場(chǎng)。第十六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四渦旋電場(chǎng)、位移電流都是奠定電磁場(chǎng)存在的理論基礎(chǔ)。渦旋電場(chǎng)（從電磁感應(yīng)定律尋求渦旋電場(chǎng)與變化磁場(chǎng)的關(guān)系）電源電動(dòng)勢(shì)的定義感應(yīng)電場(chǎng)有旋電場(chǎng)庫(kù)侖場(chǎng)第十七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四*顯然，渦旋電力線是無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線，所以稱(chēng)之為有旋電場(chǎng)。類(lèi)似于磁力線。*渦旋電場(chǎng)永遠(yuǎn)和磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的變化連在一起。*S面是L曲線所包圍的面，L的繞行方向與S面的法線方向成右手螺旋關(guān)系。*渦旋電場(chǎng)與靜電場(chǎng)相比相同處：對(duì)電荷都有作用力。若有導(dǎo)體存在都能形成電流不相同處：渦旋電場(chǎng)不是由電荷激發(fā)，是由變化磁場(chǎng)激發(fā)。渦旋電場(chǎng)電力線不是有頭有尾，是閉合曲線。第十八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四例題三用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測(cè)鐵磁質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度N2線圈的總電阻是R，產(chǎn)生的電流為：沖擊電流計(jì)的最大偏轉(zhuǎn)與通過(guò)它的電量成正比鐵磁樣品做的環(huán)S表示環(huán)的截面積當(dāng)合上N1線圈的開(kāi)關(guān)，電流增大，它在鐵環(huán)中的磁場(chǎng)增強(qiáng)，在N2線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。第十九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四N1線圈電流增大到I所需時(shí)間為，則在同一時(shí)間內(nèi)通過(guò)N2回路的電量為:用沖擊電流計(jì)測(cè)量

q就可算出磁感應(yīng)強(qiáng)度。這是一種測(cè)量磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法。第二十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四例題四：電子感應(yīng)加速器在磁場(chǎng)中安置一環(huán)形管真空管作為電子運(yùn)行的軌道。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，射入的電子就會(huì)被加速。設(shè)環(huán)形真空管的軸線半徑為

R，求磁場(chǎng)作正弦變化時(shí)沿真空管軸線的感應(yīng)電場(chǎng)？RL第二十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四軌道環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)等于它圍繞面積內(nèi)磁場(chǎng)平均值的一半。第二十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四目錄例題三用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測(cè)鐵磁質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度例題四電子感應(yīng)加速器第八章電磁感應(yīng)§8.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)