電磁感應(yīng)electromagneticinduction奧斯特電流磁效應(yīng)課件

1、 第三章第三章 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) electromagnetic inductionelectromagnetic induction奧斯特奧斯特 電流磁效應(yīng)電流磁效應(yīng)對(duì)稱性對(duì)稱性 磁的電效應(yīng)？磁的電效應(yīng)？反映了物質(zhì)世界對(duì)稱的反映了物質(zhì)世界對(duì)稱的 1 1 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 一一. .電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象 美美010203040G磁鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象010203040GSN金屬棒在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬棒在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí) 的電磁感應(yīng)現(xiàn)象的電磁感應(yīng)現(xiàn)象電池BATTERY010203040G回路回路1回路回路2當(dāng)

2、回路當(dāng)回路1中的電流變化時(shí)，中的電流變化時(shí)，在回路在回路2中出現(xiàn)感應(yīng)電流。中出現(xiàn)感應(yīng)電流。二二. . 規(guī)律規(guī)律1. 1. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小iddt2. 2. 楞次定律楞次定律 Lenz law Lenz law 閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場(chǎng)來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。的磁場(chǎng)來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律楞次定律是能量守恒定律在是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。具體體現(xiàn)。3. 3. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 iddt 約定約定 首先

3、首先任定任定回路的繞行方向回路的繞行方向規(guī)定規(guī)定電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向一致時(shí)為電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向一致時(shí)為正正 當(dāng)當(dāng)磁力線方向與繞行方向成右手螺旋時(shí)磁力線方向與繞行方向成右手螺旋時(shí)規(guī)定規(guī)定磁通量為磁通量為正正分四種情況討論：分四種情況討論：ddt0 01.若，i0由定律得由定律得i與與L方向相反。方向相反。i0 由定律得由定律得i與L方向相同。方向相同。ddt0 02.若若，nL繞繞行行 方方向向繞繞行行 方方向向nLii若有若有N 匝導(dǎo)線匝導(dǎo)線i=ddtNd=dt=N磁通鏈數(shù)磁通鏈數(shù)感應(yīng)電流感應(yīng)電流:=R1 ddtd=Ndt()ddt 0，03. ddt 0，04. IRi=i例：直導(dǎo)線通交流

4、電例：直導(dǎo)線通交流電 置于磁導(dǎo)率為置于磁導(dǎo)率為 的的介質(zhì)中介質(zhì)中求：與其共面的求：與其共面的N匝矩形回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)匝矩形回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解：設(shè)當(dāng)解：設(shè)當(dāng)I I 0 0時(shí)，電流方向如圖時(shí)，電流方向如圖LINNBdSSladtIIsin0已知已知其中其中 I0 和和 是大于零的常數(shù)是大于零的常數(shù)設(shè)回路設(shè)回路L方向如圖方向如圖xo建坐標(biāo)系如圖建坐標(biāo)系如圖在任意坐標(biāo)處取一面元在任意坐標(biāo)處取一面元sdsdNN B dSSldxxINadd2N Ildad2lnNI ltdad02sinlndadtlNIrlncos200SBdsNdtdi交變的交變的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)LIladxosddadtlNIri

5、lncos200t 2t0i ii000aBbiddt 適用于一切產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的回適用于一切產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的回路路例例1 1 在空間均勻的磁場(chǎng)中在空間均勻的磁場(chǎng)中 BBz討論討論ibavB dl 適用于切割磁力線的導(dǎo)體適用于切割磁力線的導(dǎo)體iiddvBdliabL設(shè)設(shè)導(dǎo)線導(dǎo)線ab繞繞Z軸以軸以 勻速旋轉(zhuǎn)勻速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線導(dǎo)線ab與與Z軸夾角為軸夾角為 abzBL求：導(dǎo)線求：導(dǎo)線ab中的電動(dòng)勢(shì)中的電動(dòng)勢(shì)解：建坐標(biāo)如圖解：建坐標(biāo)如圖vBvBvBrBlBsincosvBdl Bldlsin2iiLdBldlsin2022sin2LB0dl在坐標(biāo)在坐標(biāo) 處取處取l該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙面向內(nèi)該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙

6、面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)半徑為運(yùn)動(dòng)半徑為r 2l dBvdi)(00方向從方向從 a babzBllldr1. 選擇選擇方向；方向；dl2. 確定確定的方向；的方向；vB3. 確定確定 dl所在處的所在處的及及vB；=vBdlcos 00 0=vB L0Bv例例2 直金屬桿在均勻磁直金屬桿在均勻磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。vB4. 確定確定 dl與與的夾角；的夾角；與與idl方向相同方向相同，ei=vBdlev+Bdlie. .di=vB()dldle5. 確定確定 dii及及ee+L+v+B+d dl l= =v vB BL Lsinsina asinsi

7、nv vB Bd dl l= =a asinsin90900 0coscos ( () )90900 0d dl ld dl l= =v v B Ba ad d= =v vB B( () )d dl l. .d dl le e= =sinsinv vB Bd dl la ae e vB，L。 例例3 已知：已知：求：求：B Bv ve esinsin90900 0coscosl ld dl l= =B Bv v= =v v B B2 2R R求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。v vB B+ + + + + + + + + + + + + + + + +R R 例例4 4 有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)

8、磁場(chǎng)中有一半圓形金屬導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。已知：作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。已知：v v ，B B ，R Rd d= =v vB B( () )d dl l. .e e= =v v B BcoscosR Rd d2 22 2e e + +d dl ld dv vB Be el+O+vB+vBdlL 例例5 一金屬桿在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，一金屬桿在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，已知：已知：B ， ，L 。 求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解一：d=vB()dl.ldsin900cos1800dldl=Blvl=LB212Bdll0L=與方向相反。dldl式中負(fù)號(hào)表示=BL12L.d=B2Ldtd=LB212dBdS=td=d解二：解二：L ddL+B+abvI=vI02lnaba+()vB 例例6 一直導(dǎo)線一直導(dǎo)線CD在一無限長(zhǎng)直電流磁在一無限長(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)。場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。sin900cos1800dllI02v=dldl=vlI02ldld=vB()l.d=abv I02a+ldldl02=1vad=tB l2v si