变化的磁场和变化的电场1解读课件.ppt

1、 法拉第法拉第（Michael Faraday,1791-1867），），伟大的英国物理伟大的英国物理学家和化学家学家和化学家.他是电磁理论他是电磁理论的创始人之一，于的创始人之一，于1831年发现电年发现电磁感应现象，后又相继发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中性，以及光的偏振面在磁场中的旋转的旋转.110.1 电磁感应的基本规律电磁感应的基本规律10.2 感应电动势感应电动势10.3 自感和互感自感和互感10.4 磁场能量磁场能量10.5 麦克斯韦电磁理论简介麦克斯韦电磁理论简介2电动势的概念电动势的概念ABABAB

2、uuuI电源电源KF 将单位正电荷从负极将单位正电荷从负极经过电源内部搬到正极，非经过电源内部搬到正极，非静电力所作的功。静电力所作的功。定义：定义：KAq 表征了电源非静电力作功本领的大小表征了电源非静电力作功本领的大小非静电性场强非静电性场强/KKEFqdAKKBAFldAKBqEldAKBEl对闭合电路对闭合电路dKEl反映电源将其它形式的能量转化为电反映电源将其它形式的能量转化为电 能本领的大小能本领的大小SI：J/C=V正极正极正方向：负极正方向：负极内部内部E单位正电荷所受非静电力单位正电荷所受非静电力310.1 电磁感应的基本规律电磁感应的基本规律一、电磁感应现象一、电磁感应现象

3、法拉第的实验：法拉第的实验：磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流NS 一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流电磁感应实验的结论电磁感应实验的结论当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化时，当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就出现感应电流回路中就出现感应电流电磁感应现象电磁感应现象dBScos dBSv变变SB、变变产生电磁感应产生电磁感应()I t II4二、法拉第定律二、法拉第定律 当穿过闭合回路的当穿过闭合回路的磁通量发生变化磁通量发生变化时，时，回路中产生回路中产生感应电动势感应电动势，它的大小与穿

4、过，它的大小与穿过回路的回路的磁通量变化率成正比磁通量变化率成正比。即：。即：iddt1.负号的意义：负号的意义：d0dtnnd0dtSNS000i0i讨论讨论在一定正方向规定下，指出在一定正方向规定下，指出i的方向。的方向。LLiiNvv52.若回路是若回路是 N 匝密绕线圈匝密绕线圈ddNt d()dNtddt 3.若闭合回路中电阻为若闭合回路中电阻为RddiiIRR t ddiqt4.测感应电量测感应电量qi21dtiitqIt211dR121RN 磁通链数，即线圈总的磁通量。磁通链数，即线圈总的磁通量。ddiiqI t1dR 若若t内，回路包围的磁通量的增量为内，回路包围的磁通量的增量

5、为21，则通过回路截面的感应电量：则通过回路截面的感应电量：6三、楞次定律三、楞次定律 闭合回路中感应电流有确定的方向，它所产生的磁闭合回路中感应电流有确定的方向，它所产生的磁场总是场总是阻碍阻碍(反抗反抗)回路中原来回路中原来磁通量的变化磁通量的变化。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的体现。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的体现。viI 维持滑杆运动必须外加一维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热力做功转化为焦耳热.机械能机械能焦耳热焦耳热mF B 感应电流的效果总是反抗引感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。起感应电流的原因。72

6、2）磁场恒定，回路或其一部分运动）磁场恒定，回路或其一部分运动10.2 感应电动势感应电动势引起磁通量变化的原因引起磁通量变化的原因1 1）磁场变化，导体不动）磁场变化，导体不动G第一类第一类B第二类第二类感生电动势感生电动势动生电动势动生电动势3 3）磁场变化，回路或其一部分运动）磁场变化，回路或其一部分运动8一、动生电动势一、动生电动势Blvf（由（由a到到b）()fe vB产生的原因：产生的原因：非静电力非静电力KFeddit 1.ddxBlt oxBl 非静电场非静电场KKFEevB 动生电动势动生电动势diKEl()dv Bl2.非静电力作非静电力作功的位移元功的位移元abL9讨论讨

7、论(1)注意矢量之间的关系注意矢量之间的关系vBdlvB(2)对于运动导线回路，电动势存在于整个回路对于运动导线回路，电动势存在于整个回路0i0vB0vB()d0vBl()diLvBldl/d dt(电磁感应定律电磁感应定律)10(3)感应电动势做功，感应电动势做功，洛伦兹力不做功？洛伦兹力不做功？BvfV fFF V()()ffvvf vf vevBvev Bv0e v洛伦兹力做功为零洛伦兹力做功为零(4)电动势和电势差电动势和电势差dbabkaEldbabeauEl动态平衡时，动态平衡时，keEEababu11求动生电动势的一般步骤：求动生电动势的一般步骤：（1 1）规定一积分路线的方向）

8、规定一积分路线的方向 L L（2 2）任取）任取dl线元，线元，vB方向方向以及以及()vBdl的正负的正负（3 3）利用）利用iBdl计算电动势计算电动势0i说明电动势的方向与积分路线方向相同说明电动势的方向与积分路线方向相同0i说明电动势的方向与积分路线方向相反说明电动势的方向与积分路线方向相反Bv()divBl考察该处考察该处dlL iddt12例例 在在匀强磁场匀强磁场 B 中，长中，长 R 的的铜棒绕其一端铜棒绕其一端 O 在垂直于在垂直于 B 的的平面内转动，角速度为平面内转动，角速度为 B OR求求 棒棒上的上的电动势电动势解解:方法一方法一(动生电动势动生电动势):dlAl()

9、dAiOvBldROvB l dROlB l 22BR()A O方法二方法二(法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律):d在在 dt 时间内导体棒切割磁场线时间内导体棒切割磁场线vd21d 2RBdditL21d2dBRt212BR（方向由楞次定律确定）（方向由楞次定律确定）13例例 在在半径为半径为R 的圆形截面区域内有匀强磁场的圆形截面区域内有匀强磁场 B，一直导线一直导线垂直于磁场方向以速度垂直于磁场方向以速度 v 扫过磁场区。扫过磁场区。求求 当导线距区域中心轴垂直距离为当导线距区域中心轴垂直距离为 r 时的动生电动势时的动生电动势vBrRab解解:方法一方法一：动生电动势：动生电动势(

10、)dbiav BldldbavB l()vB ab222vB RrO方法二方法二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律在在 dt 时间内导体棒切割磁场线时间内导体棒切割磁场线22d2dRrrB22dd2ddirB Rrtt222Bv RrL14例例 非均匀磁场非均匀磁场rabab处磁场均匀处磁场均匀()biav B dlvBl02Ivlr方向：方向：ab121212（顺时针）（顺时针）abdIIIro在在r处取一位移元处取一位移元drdvB drvBdr02Ivdrr 02d ldIvdrr0ln2Id lvd方向：方向：ba15Iabdro在在r处取一位移元处取一位移元dldldrdvB dlcos()vBdl0cos2Ivdlr 02Ivdrr cos02d ldIvdrr0cosln2Idlvd方向：方向：baababab16B0dtdmbOOabOabOObbOOab2102BOb Oab金属弯成如图所示形状，在垂直均匀磁场的平面中，绕金属弯成如图所示形状，在垂直均匀磁场的平面中，绕O点以角速度转动点以角速度转动求导体中的感应电动势并判断哪点是高电势点求导体中的感应电动势并判断哪点是高电势点例：例：解：解：R iddt方向：方向：abO17