《電磁感應(yīng)定律》

第十一章電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)的根本規(guī)律〔重點〕動生電動勢〔重點〕感生電動勢〔重點〕渦旋電場自感與互感磁場能量與磁場能量密度位移電流麥克斯韋方程組11/1/20231整理課件§11-1電磁感應(yīng)的根本規(guī)律一電磁感應(yīng)現(xiàn)象1電磁感應(yīng)現(xiàn)象當一閉合回路所包圍的面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時，回路中就產(chǎn)生電流，這種電流被稱為感應(yīng)電流，這一現(xiàn)象被稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象NS2整理課件2楞次定律回路中感應(yīng)電流的方向，總是使感應(yīng)電流所激發(fā)的磁場來阻止或補償引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。NS

二法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動勢

的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比式中k是比例常數(shù)，在(SI)制中k=1NS

3整理課件〔1〕負號表示感應(yīng)電流的效果總是對抗引起感應(yīng)電流的原因——楞次定律++是通過回路的磁通量，代表的意義？與有何區(qū)別？〔2〕*只要閉合導(dǎo)體回路磁通量發(fā)生變化就有感應(yīng)電動勢。4整理課件〔2〕N匝線圈串聯(lián)時的法拉第電磁感應(yīng)定律N匝相同線圈串聯(lián)組成回路,假設(shè)通過每個線圈的磁通量相同B假設(shè)閉合回路中電阻為R產(chǎn)生的感應(yīng)電荷稱為線圈的磁通鏈數(shù)5整理課件三法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用例11-1直導(dǎo)線通交流電置于磁導(dǎo)率為

的介質(zhì)中,已知:求：與其共面的矩形回路中的感應(yīng)電動勢其中

I0和

是大于零的常數(shù)解：alx6整理課件在無限長直載流導(dǎo)線的磁場中，有一運動的導(dǎo)體線框，導(dǎo)體線框與載流導(dǎo)線共面，求線框運動到距導(dǎo)線距離為l0時的電動勢。解通過面積元的磁通量〔方向順時針方向〕例11-27整理課件電動勢電源將單位正電荷從電源負極推向電源正極的過程中，非靜電力所作的功定義

表征了電源非靜電力作功本領(lǐng)的大小反映電源將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小非靜電性場強??對閉合電路8整理課件§11-2

動生電動勢兩種不同機制相對于實驗室參照系，假設(shè)磁場不變，而導(dǎo)體回路運動〔切割磁場線〕—動生電動勢相對于實驗室參照系，假設(shè)導(dǎo)體回路靜止，磁場隨時間變化—感生電動勢一.動生電動勢電子受洛倫茲力——非靜電力??+-直導(dǎo)線在均勻場中運動，三者相互垂直。9整理課件1〕非靜電場強動生電動勢的一般情況

2〕動生電動勢B+-?結(jié)論：動生電動勢的本質(zhì)是洛倫茲力,洛倫茲力是形成動生電動勢的非靜電力。10整理課件例11.3在勻強磁場B中，長R

的銅棒繞其一端

O在垂直于

B

的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，角速度為

OR求棒上的電動勢解動生電動勢dl方向二動生電動勢的計算11整理課件例11-4如圖金屬桿AB以速度v平行于長直載流導(dǎo)線運動。導(dǎo)線中的電流強度為I.求：金屬桿AB中的動生電動勢。解：12整理課件作業(yè)：P10311-3,4,513整理課件§11-3

感生電動勢渦旋電場感生電場〔渦旋電場〕一感生電動勢

*麥克斯韋的假設(shè)：變化磁場在其周圍激發(fā)一種電場，這種電場就稱為感生電場14整理課件設(shè)一個半徑為R的長直載流螺線管，內(nèi)部磁場強度為，假設(shè)為大于零的恒量。求管內(nèi)、外的感應(yīng)電場。例11-6求軸對稱分布的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電場解：15整理課件求管外的感應(yīng)電場。16整理課件例11-7一被限制在半徑為R的無限長圓柱內(nèi)的均勻磁場B，B均勻增加，B的方向如下圖。求導(dǎo)體棒ON、CD的感生電動勢解方法一(用感生電場計算):方法二(用法拉第電磁感應(yīng)定律):(補順時針回路ODCO)17整理課件§11-4

自感與互感一自感I(t)

B(t)

F(t)自感系數(shù)L—自感系數(shù)

與線圈大小、形狀、周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)；與線圈是否通電流無關(guān)線圈對抗電流變化的能力,一種電慣性的表現(xiàn)IB18整理課件(1)式中的負號表示自感電流對抗線圈中電流變化(2)L越大對同樣的電流變化自感電流就越大即回路中電流越難改變3、自感電動勢IB19整理課件4、自感系數(shù)的計算假設(shè)電路中流有電流I,I

B

，再計算L=

/I例11-8求單層密繞長直螺線管的自感l(wèi)、N、S、解:設(shè)回路中通有電流IL僅與回路、介質(zhì)有關(guān)I20整理課件二互感互感電動勢互感系數(shù)線圈1內(nèi)電流的變化，引起線圈2內(nèi)的電動勢1221整理課件例11-11

在磁導(dǎo)率為的均勻無限大的磁介質(zhì)中，一無限長直導(dǎo)線與一寬、長分別為b和l的矩形線圈共面，直導(dǎo)線與矩形線圈的一側(cè)平行，且相距為.求二者的互感系數(shù).解設(shè)長直導(dǎo)線通電流11/1/202322整理課件§11-5

磁場能量與磁場能量密度一磁場能量磁場能量密度23整理課件解根據(jù)安培環(huán)路定理,螺繞環(huán)內(nèi)取體積元例11-12一由N匝線圈繞成的螺繞環(huán)，通有電流

I，其中充有均勻磁介質(zhì)求磁場能量Wm24整理課件

麥克斯韋假設(shè)

電場中某一點位移電流密度等于該點電位移矢量對時間的變化率.

位移電流密度

位移電流§11-6

位移電流25整理課件〔1〕全電流是連續(xù)的；〔2〕位移電流和傳導(dǎo)電流一樣激發(fā)磁場；〔3〕傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱，位移電流不產(chǎn)生焦耳熱.++++----

全電流注意：傳導(dǎo)電流密度位移電流密度安培環(huán)路定理26整理課件3麥克斯韋方程組的積分形式〔Maxwellequations〕麥克斯韋方程組電場磁場電場是有源場變化磁場可以激發(fā)渦旋電場傳導(dǎo)電流和變化電場可以激發(fā)磁場磁感線是閉合的27整理課件一、法拉第電磁感應(yīng)定律二、動生電動勢第十一章小結(jié)方向判斷：楞次定律產(chǎn)生動生電動勢的非靜電力是洛侖茲力.計算方法與所選回路正方向相同。與所選回路正方向相反。28整理課件三、感生電動勢感應(yīng)電場產(chǎn)生感生電動勢的非靜電力是感應(yīng)電場力.感生電動勢的計算方法該式說明：變化的磁場激發(fā)感應(yīng)電場的方向和的方向成左手旋關(guān)系該式可計算高度對稱分布的感應(yīng)電場29整理課件四、自感應(yīng)、互感應(yīng)εL的方向總是阻礙原電流的變化M、L的單位：H線圈周圍沒有鐵磁質(zhì)時其自感系數(shù)是常數(shù)，僅取決于線圈自身的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)?；ジ芯€圈周圍沒有鐵磁質(zhì)時其互感系數(shù)是常數(shù)，僅取決于線圈的結(jié)構(gòu)、相對位置和磁介質(zhì)。30整理課件自感磁能:五、磁場的能量磁場能量密度:磁場的能量:31整理課件六、麥克斯韋的電磁場理論兩個根本假設(shè)感應(yīng)電場：位移電流：變化的磁場激發(fā)感應(yīng)電場變化的電場產(chǎn)生位移電流位移電流和傳導(dǎo)電流以相同的規(guī)律激發(fā)磁場32整理課件1．用線圈的自感系數(shù)L來表示載流線圈磁場的能量公式〔A〕只適用于無限長密繞螺線管；〔B〕只適用單匝線圈；〔C〕只適用一個匝數(shù)很多，且密繞的螺線環(huán)；〔D〕適用于自感系數(shù)L一定的任意線圈。[]D一、選擇題33整理課件3.一銅條置于均勻磁場中，銅條中電子流的方向如下圖，試問下述哪一種情況將會發(fā)生？Bab〔A〕在銅條上ab兩點產(chǎn)生一小電勢差，且Ua>Ub，〔B〕在銅條上ab兩點產(chǎn)生一小電勢差，且Ua<Ub，〔C〕在銅條上產(chǎn)生渦流，〔D〕電子受到洛倫茲力而減速。[]AF洛ab34整理課件4.一矩型線框長為a寬為b，置于均勻磁場中，線框饒00’軸，以勻角速度

旋轉(zhuǎn)（如圖所示），設(shè)t=0時，線框平面處于紙面內(nèi)，則任一時刻感應(yīng)電動勢為：

.Bab00’

35整理課件12-19如圖，一金屬棒彎成一圓環(huán)，但留有空隙，在環(huán)內(nèi)一均勻磁場局限在