10.1电磁感应定律.ppt

* 第十章 电磁感应 电磁感应定律 哈尔滨工程大学理学院 孙秋华 * 大学物理电子教案 孙秋华 教学要求： 1. 掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能分析电磁感应的实验现象。 2. 理解产生动生电动势的机理，掌握计算动生电动势的方法并能判断其方向。 3. 理解产生感生电动势的原因和涡旋电场的意义，能计算简单情况下的感生电动势及涡旋电场，并能判断它们的方向。 4. 理解自感和互感现象及物理机理，能计算自感和互感系数及自感和互感电动势。 5. 理解磁场能量的概念，并能计算磁场的能量。 第十章 电磁感应 补充知识 电动势 1. 考虑平行板电容器的放电过程 I(t) 2. 电源：提供非静电力的装置. 3.非静电力: 能不断分离正负电荷使正电荷逆静电场力方向运动. 非静电电场强度 :为单位 正电荷所受的非静电力. 4. 电动势的定义：把单位正电荷从低电位经过电源内部移到高电位，非静电场力所做的功. +++ --- 说明：1. ? 是标量，单位伏特(V) 2.规定电动势的方向由低电位指向高电位。 3.电动势的大小与外电路的电阻无关,它是用来 描述电源作功本领的物理量。 4. 对一闭合电路 一、电磁感应现象 10.1 电磁感应的基本定律 实验结论 1831年法拉第终于发现了当穿过闭合回路所包围的面积内的磁通量发生变化时，不管这种变化是什么原因引起的，在导体回路中就有电流产生，该电流称感应电流，这种现象称电磁感应现象。 二、楞次定律 1833年，楞次在进一步概括了大量实验结果的基础上，得出了确定感应电流方向的法则，称为楞次定律。内容如下：闭合回路中产生的感应电流具有确定的方向，它总是使感应电流所产生的通过回路面积的磁通量，去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量的变化。 N S N S 用楞次定律判断感应电流方向 N S 用楞次定律判断感应电流方向 I a b c d ? I(t) 2、楞次定律是能量守恒定律的一种表现 维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热. 机械能 焦耳热 说明：1、理解楞次定律需要注意的关键是：不要把 “阻碍”、“补偿”单纯解释为相反。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v F I 当穿过闭合回路所围面 积的磁通量发生变化时， 回路中会产生感应电动 势，且感应电动势正比 于磁通量对时间变化率 的负值. 三、法拉第电磁感应定律 国际单位制 韦伯 伏特 说明：1）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 （磁链） 2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为 时间内，流过回路的电荷 3) 感应电动势的方向 ⑴ 确定回路的绕行方向； ⑵ 按右手螺旋法则确定回路面 积的正法向； ⑶ 确定穿过回路面积磁通量的 正负； n N ⑷ 判断磁通量是增加、还是减小； （5）由 确定： 若εi 0 ，则εi与绕行方向一致; 若εi 0， 则εi 与绕行方向相反。 I ⑴ 确定回路的绕行方向； ⑵ 按右手螺旋法则确定回路面 积的正法向； ⑶ 确定穿过回路面积磁通量的 正负； n N ⑷ 判断磁通量是增加、还是减小； （5）由 确定： 若εi 0 ，则εi与绕行方向一致; 若εi 0， 则εi 与绕行方向相反。 I 例1、如图，一长直导线中通有电流I，旁边有一与 它共面的矩形线圈，长为l，宽为（b-a），线圈共 有N匝，以速度v离开直导线。求该位置线圈中的感 应电动势的大小和方向。 I a b l v 解：1.规定回路的正方向 2.计算任意时刻的磁通量 a. 考察曲面及曲面上 B的分布 b. 选坐标 c. 选微元 d.计算微元中的磁通量 I v n x o ds x dx f. 求出任意时刻通过该矩形平面的磁通量 I l x o a+vt b+vt