大學(xué)物理 電磁感應(yīng)小結(jié)與習(xí)題.ppt

1、大學(xué)物理,Physics,( 電磁感應(yīng)小結(jié)與習(xí)題),對(duì)感應(yīng)電場(chǎng)Ei的說明：,1） 是渦旋場(chǎng)非保守場(chǎng)，不能引入勢(shì)函數(shù)，,但它對(duì)在其場(chǎng)中的導(dǎo)體提供電動(dòng)勢(shì)：,導(dǎo)體不閉合時(shí)使導(dǎo)體內(nèi)電荷重新分布產(chǎn)生Ee,靜電平衡時(shí)：,由于 的存在，則出現(xiàn)電勢(shì)。,則導(dǎo)體內(nèi)的總電場(chǎng)：,1,一、法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn),二、電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)形式：,三、楞次定律 ： 判定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向（右手螺旋法則）,的分類,導(dǎo)體回路不動(dòng)，磁場(chǎng)變化產(chǎn)生,磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體回路運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生,感生電動(dòng)勢(shì),動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),取半徑為r，厚度為dr的圓筒，其電動(dòng)勢(shì):,在導(dǎo)體內(nèi)：,靜電平衡時(shí)，E=0，,即：,U為導(dǎo)線兩端的電位差，即開路時(shí)電源的端電壓。,2)渦流：將導(dǎo)

2、體塊放置在Ei中，則在導(dǎo)體中將產(chǎn)生環(huán)形 電流渦流。,解：,其上電阻為：,2,總電流：,產(chǎn)生的熱功率：,3）物理中應(yīng)用電子感應(yīng)加速器。,1）渦流是有害的，它消耗電功率， 降低設(shè)備能量利用效率，,2）利用渦流產(chǎn)生的熱量加熱和熔化金屬,結(jié)論：,3,電子感應(yīng)加速器,原理：用變化的磁場(chǎng)所激發(fā)的感應(yīng)電場(chǎng)來加速電子,加速器的成功證實(shí)了感應(yīng)電場(chǎng)的客觀存在,管中的電子受力：,（切向加速）,電子 在管中沿逆時(shí) 針方向加速運(yùn)動(dòng),交流電在前 周期時(shí)，假定管中的 感應(yīng)電場(chǎng)（俯視）是順時(shí)針的,（提供向心力）,4,電磁感應(yīng),感生,動(dòng)生,導(dǎo)體回路 導(dǎo)線,自感,互感,線圈中兩種典 型的電磁感應(yīng),電流變化,4a,M12= M21

3、=M,13-T18 如圖，兩圓環(huán)，初始時(shí)同心共面。 求：(1) 小環(huán)中產(chǎn)生的感生電流；(2) 小環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；(3) 大環(huán)中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)。,解：,分析與討論,(1) 小環(huán)處為均勻場(chǎng),方向,(2) 小環(huán)受磁力矩，轉(zhuǎn)動(dòng)定律：,方向同 。,方向與 相反。,則有：,即：,(3),兩圓環(huán)的互感：,大圓環(huán)的感生電動(dòng)勢(shì),13-T6 如圖所示，一導(dǎo)體棒ab在均勻磁場(chǎng)中沿金屬導(dǎo)軌向右作勻加速運(yùn)動(dòng)，則電容器的極板上 （）帶有一定量的正電荷 （）帶有一定量的負(fù)電荷 （）帶有越來越多的正電荷 （）帶有越來越多的負(fù)電荷,2. 若非勻加速，選擇？,答題要求（13必答）：,勻加速 非勻加速,3. 何種情況可選 A 和

4、 C ？,4. 問題的深入分析,導(dǎo)軌電阻、鐵芯的磁導(dǎo)率、線圈的纏繞方式,1. 選擇？簡(jiǎn)述理由？,課堂測(cè)驗(yàn)題（作業(yè)題13-T6）,4b,例. 一導(dǎo)線構(gòu)成正方形線圈然后對(duì)折，并使其平面垂直置于均勻 磁場(chǎng) B 中，當(dāng)線圈的一半不動(dòng)，另一半以角速度 張開時(shí)（線圈邊長(zhǎng)為 2l 、此時(shí)張角為 ）， 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,例. 桌子上水平放置一個(gè)半徑 r =10 cm 金屬圓環(huán)，電阻R=1，若 地球磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為 510-5 T，那么，將環(huán)面翻轉(zhuǎn)一 次，沿環(huán)流過任一截面的電量。,思考與練習(xí)題,例.空氣中有一無限長(zhǎng)金屬薄壁圓筒，在表面上沿圓周方向均勻地 流著一層隨時(shí)間變化的面電流， 則筒內(nèi),5,

5、例. 在半徑為 R 的圓柱形空間內(nèi)，充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的均勻磁場(chǎng)， B 的方向與圓柱的軸線平行，有一無限長(zhǎng)直導(dǎo) 線在垂直圓柱中心軸線的平面內(nèi)，兩線相距為 a，a R 。已知 dB/dt，求長(zhǎng)直導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并討論其方向。,俯視圖,方向：,向右,向左,6,例.一內(nèi)外半徑分別為R1、R2的均勻帶電平面圓環(huán).電荷面密度, 中心有一半徑為 r 的導(dǎo)體小環(huán)(R1r) ，兩者同心共面（如圖）設(shè) 帶電圓環(huán)以變角速度=(t) 繞垂直于環(huán)面的中心軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體小 環(huán)中的感應(yīng)電流 i = ？方向？ （已知小環(huán)的電阻為 R）。,解：dI 在 r 內(nèi)產(chǎn)生 dB,討論:,順時(shí)針 逆時(shí)針,7,例. 一矩形金屬線框，

6、邊長(zhǎng)為 a、b (b足夠長(zhǎng)），線框質(zhì) 量為 m自感系數(shù)為 L ，電阻忽略，線框以初速度 v0 沿 x 軸方向從磁場(chǎng)外進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0 的均勻磁場(chǎng)中，求 矩形線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的速 度與時(shí)間的關(guān)系式 v = v(t) 和沿 x 軸方向移動(dòng)的距離與時(shí)間的關(guān)系式 x=x(t),解法一：線圈的一部分進(jìn)入 磁場(chǎng)后，線圈內(nèi)有動(dòng)生電動(dòng) 勢(shì)和自感電動(dòng)勢(shì),由 (2),聯(lián)立 (1)、(3),8,9,解法二：,10,例. 金屬桿oa長(zhǎng)L, 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度逆時(shí)針 繞點(diǎn)o轉(zhuǎn)動(dòng)，求桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小、方向。,B,o,a,L,解法一：,方向：,解法二：任意時(shí)刻通過扇形截面的磁通量,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:,棒兩端的電位差:,11,例:如圖,不計(jì)摩擦,求棒的 v(t)= ?,解: 動(dòng)力學(xué)方程:,電學(xué)方程:,分離變量,r,12,問題: (1)分析此過程的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，證明能量守恒。 (2)如改為電