電磁感應(yīng)全解PPT精品課件

1、2021/3/1問題的提出產(chǎn)生電流1磁?電磁感應(yīng)1831年法拉第|實(shí)驗(yàn)場(chǎng)閉合回路變化|產(chǎn)生感應(yīng)電流2021/3/111.1電磁感應(yīng)定律1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種情況2021/3/1I-F當(dāng)回路1中電流 發(fā)生變化時(shí)，在回路 2中出現(xiàn)感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與原電流本身無(wú)關(guān), 而是與原電流的變化有關(guān)。電磁感應(yīng)當(dāng)通過回路的磁通量變化時(shí), 回路2忠厭會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2021/3/1兩類實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象導(dǎo)線或線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)線圈內(nèi)磁場(chǎng)變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因、規(guī) 律不相同1都遵從電磁感應(yīng)定律2、電磁感應(yīng)定律導(dǎo)體回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過 導(dǎo)體回路的磁通量對(duì)時(shí)間的變化率成正比。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小一

2、磁通鏈感應(yīng)電流2021/3/1單匝線圈在勺到（2時(shí)間間隔內(nèi)通過導(dǎo)線任一截面的感應(yīng)電3、楞次定律（判斷感應(yīng)電流方向）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)來阻止或補(bǔ)償引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。感應(yīng)電流的效果是反抗引起感應(yīng)電流的原因感應(yīng)電流I產(chǎn)生I導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流磁通量變化判斷感應(yīng)電流的方向:1、判明穿過閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng) 的方向；2、根據(jù)原磁通量的變化 ，按照楞次定律的要求確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向；3、按右手法則由感應(yīng)電流磁場(chǎng)的 方向來確定感應(yīng)電流的方向。IVI那例：無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線共面矩形線已知:在無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線旁有相同大小的三個(gè)矩形線圈,分別作如圖所示的運(yùn)動(dòng)。判斷回路中是否有感應(yīng)電

3、流。11.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)非靜電力非靜電場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定自負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到正極的方向 為電動(dòng)勢(shì)的正方向一、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體或?qū)w回路在恒定磁場(chǎng) 中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。9非靜電力丄吿動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的成因?qū)Ь€內(nèi)每個(gè)自由電子受到的洛侖茲力為X 非靜電力x它驅(qū)使電子沿導(dǎo)線由Q向方移動(dòng)。X由于洛侖茲力的作用使端出現(xiàn)過剩負(fù)電荷,4端出現(xiàn)過剩正電荷。在導(dǎo)線內(nèi)部產(chǎn)生靜電場(chǎng)方向aTb電子受的靜電力平衡時(shí)XXXX此時(shí)電荷積累停止，血兩端形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。洛侖茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因2021/3/1動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的公式非靜電力定義為非靜電場(chǎng)強(qiáng)由電動(dòng)勢(shì)定義運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)

4、勢(shì)為說明： 的方向是 增加的方向。一般情況導(dǎo)線是曲線，磁場(chǎng)為非均勻場(chǎng)。 導(dǎo)線上各長(zhǎng)度元 上的速度、上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)各不相同整個(gè)導(dǎo)線厶上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大?。悍较颍汉偷姆较蛞恢?，即電動(dòng)勢(shì)的負(fù)極經(jīng)電動(dòng)勢(shì)內(nèi)部到正極的方向。2021/3/1Q計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)2021/3/1訂哪均勻磁場(chǎng)平動(dòng)求:例已知：解：2021/3/1XX XX典型結(jié)論XX XXXXXXXLXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2021/3/12021/3/1均勻磁場(chǎng)_閉合線圈平動(dòng)XXX例 有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。已知： 求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：方法一作輔助線，形成閉合回路方向:2021/3/1帀

5、V A財(cái)例有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁IllXXX力線運(yùn)動(dòng)。已知: 求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：方法二方向:均勻磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)例 如圖，長(zhǎng)為厶的銅棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場(chǎng)中，以角速度 繞o軸轉(zhuǎn)動(dòng)。求：棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。2021/3/1IV V A 刑解：方法一取微元負(fù)號(hào)說明電動(dòng)勢(shì)方向 與dl方向相反。電動(dòng)勢(shì)大小為：方法二 作輔助線，形成閉合回路O4CO符號(hào)表示方向沿AOCA OC. C4段沒有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)把銅棒換成金屬圓盤（或有幾根輻條的輪子），中心和邊緣之間的電動(dòng)勢(shì)是多少?非均勻磁場(chǎng)例一直導(dǎo)線CD在一無(wú)限長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：方法一！方向方法二 作輔助線

6、，形成閉合回路CDEF方向二、感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)感生電動(dòng)勢(shì)由于磁場(chǎng)發(fā)生變化而 激發(fā)的電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)2非靜電力I感生電動(dòng)勢(shì)2021/3/12、麥克斯韋假設(shè):變化的磁場(chǎng)在其周圍空間會(huì)激發(fā)一種渦旋狀的電場(chǎng), 稱為渦旋電場(chǎng)或感生電場(chǎng)。記作 或 感生電動(dòng)勢(shì)非靜電 感生電場(chǎng)力 由電動(dòng)勢(shì)的定義由法拉第電磁感應(yīng)定律iv v T糾那2021/3/1Ui那討論法拉第電磁感應(yīng)定律 的普遍形式1)此式反映變化磁場(chǎng)和感生電場(chǎng)的相互關(guān)系,即感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的。2) S是以L為邊界的任一曲面。的法線方向應(yīng)選得與曲線L 的積分方向成右手螺旋關(guān)系是曲面上的任一面元上磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率不是積分回路線元上的磁

7、感應(yīng)強(qiáng)度的變化率靜電場(chǎng)（庫(kù)侖場(chǎng)）1感生電場(chǎng)（渦旋電場(chǎng)）具有電能、對(duì)電荷有作用力i具有電能、對(duì)電荷有作用力由靜止電荷產(chǎn)生由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生線是“無(wú)頭無(wú)尾”的 是一組閉合曲線線是“有頭有尾”的，i起于正電荷而終于負(fù)電荷動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路 的整體或局部在磁場(chǎng) 中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化原因由于S的變化引起 回路中刃變化洛侖茲力/31A2感生電動(dòng)勢(shì)閉合回路的任何部分 都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā) 生變化導(dǎo)致回路中磁 通量變化 由于的變化引起 回路中加變化感生電場(chǎng)力IVI 或I2021/3/1例1、已知:有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在一圓柱形區(qū)域內(nèi), 方向如圖求:注意徑向方向上的電動(dòng)勢(shì)為零！感生電場(chǎng)電力線IV V

8、T糾那用法拉第電磁感應(yīng)定理求解所圍面積為:2021/3/1磁通量討論CD導(dǎo)體存在時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的方向由C指向D ./ 加圓弧連成閉合回路/由楞次定理知：感生電流的 方向是逆時(shí)針方向 /M矛盾？隹飛練習(xí)求桿兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向IV V 諏11-3自感和互感一、自感1.自感現(xiàn)象由于回路自身電流、回路的形狀、或回路周圍 的磁介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，穿過該回路自身的磁通量隨 之改變，從而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。L自感系數(shù)，單位:2021/3/1磁通鏈數(shù)1)L的意義：若I =lAf則自感系數(shù)在數(shù)值上等于回路中通過單位電流L的靜態(tài)定義時(shí)，通過自身回路所包圍面積的磁通鏈數(shù)。L的計(jì)算2)自感電動(dòng)勢(shì)若回路幾何

9、形狀、尺寸不變，周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率不變2021/3/1L的動(dòng)態(tài)定義討論:2厶的存在總是阻礙電流的變化，所以自感電 動(dòng)勢(shì)是反抗電流的變化，而不是反抗電流本身。例1、試計(jì)算長(zhǎng)直螺線管的自感。已知：匝數(shù)M橫截面積S,長(zhǎng)度/,磁導(dǎo)率沖2021/3/1自感的計(jì)算步驟I二互感應(yīng)1、互感現(xiàn)象化而在對(duì)方線圈中激起感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為互感應(yīng)現(xiàn)象。2、互感系數(shù)與互感電動(dòng)勢(shì)1)互感系數(shù)(M)實(shí)驗(yàn)和理論都可以證明:2）互感電動(dòng)勢(shì)：互感系數(shù)和兩回路的幾何形狀、尺寸，它們的相對(duì)位置，以及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)?；ジ邢禂?shù)的大小反映了兩個(gè)線圈磁場(chǎng)的相互影響程度。自感線圈的串聯(lián)記筆記(a)順接(b)逆接兩個(gè)線圈中的電流方向相同兩個(gè)線圈中的電流方向相反例1有兩個(gè)長(zhǎng)直螺線管，它們繞在同一個(gè)圓柱面上。已知：山、Ni、2、I、S求：互感系數(shù)在此例中，線圈1的磁通全部通過線圈2,稱為無(wú)漏磁。在一般情況下稱K為耦合系數(shù)耦合系數(shù)的大小反映了兩個(gè)回路磁場(chǎng)耦合松緊 的程度。由