大學(xué)物理（上）-感應(yīng)I14

1、電磁感應(yīng)I Electromagnetic Induction1.法拉第（Michael Faraday, 17911867）英國(guó)物理學(xué)家和化學(xué)家，電磁理論的創(chuàng)始人之一.他創(chuàng)造性地提出場(chǎng)的思想，最早引入磁場(chǎng)這一名稱. 1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，后又相繼發(fā)現(xiàn)電解定律，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，及光的偏振面在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn).？1824 法拉第 “磁能否產(chǎn)生電”O(jiān)ersted電流磁效應(yīng)電磁1820變磁生電（流）Faraday18311867年 西門子 發(fā)電機(jī)現(xiàn)代電力工業(yè)、電工和電子技術(shù)基礎(chǔ)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象: 磁通變化引起感應(yīng)電流楞次定律 閉合的導(dǎo)線回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流的方向，總是使它自己所激發(fā)的磁場(chǎng)來

2、阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化（增加或減少）.NS 楞次定律是能量守恒定律的一種表現(xiàn) 維持滑桿運(yùn)動(dòng)必須外加一力，此過程為外力克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱.機(jī)械能焦耳熱 楞次定律 閉合的導(dǎo)線回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使它自己所激發(fā)的磁場(chǎng)反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因（反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)變化或線圈變形等）. NSNS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向 當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值.二 電磁感應(yīng)定律國(guó)際單位制韋伯伏特磁通匝數(shù)（磁鏈）閉合回路由 N 匝密繞線圈組成式中的負(fù)號(hào)反映了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，是楞次定律的數(shù)學(xué)表示。N與回路取向相反

3、（ 與回路成右螺旋） 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向若閉合回路的電阻為 R ，感應(yīng)電流為時(shí)間內(nèi)，流過回路的電荷回路磁通改變與通過回路的電荷導(dǎo)線滑動(dòng)，若忽略線框中的自感電動(dòng)勢(shì)，并設(shè)開始時(shí)滑動(dòng)邊與對(duì)邊重合，試求任意時(shí)刻t矩形框內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)i，并討論i的方向。例1 真空中一長(zhǎng)直導(dǎo)線通有電流I(t)=I0e-t（式中I0、 為常數(shù)，t為時(shí)間），有一帶滑動(dòng)邊的舉行導(dǎo)線框與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行共面，二者相距a，矩形線框滑動(dòng)邊與長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直，它的長(zhǎng)度為b，并且以勻速 平行于長(zhǎng)直abI(t)解：x處磁場(chǎng)強(qiáng)度大小通過dx微小元的磁通量(設(shè)回路順時(shí)針)t1/ 時(shí)， i 順時(shí)針t0時(shí)，表明的方向順著 的方向，當(dāng)e 0時(shí)，表明的方向逆著

4、 的方向。4. 此式與法拉第定律是一致的。能量關(guān)系矛盾？洛侖茲力不對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功洛侖茲力充當(dāng)非靜電力思考:功能轉(zhuǎn)換？充當(dāng)非靜電力的只是載流子所受總磁場(chǎng)力的一個(gè)分力-動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。如圖所示，設(shè)電路中感應(yīng)電流為Ii ，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)做功的功率為 通電導(dǎo)體棒AB在磁場(chǎng)中受到向左的安培力，大小為： 外力做正功輸入機(jī)械能，安培力做負(fù)功吸收它，同時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(非靜電場(chǎng)力)在回路中做正功又以電能形式輸出這個(gè)份額的能量。 發(fā)電機(jī)導(dǎo)體棒勻速向右運(yùn)動(dòng)，外力（ ）的功率為 例2、 如圖所示的空間區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng)分布，現(xiàn)有一半圓形線圈，可繞垂直于畫面并通過圓心O的軸,以勻角速度 作逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。起始時(shí)刻線圈的位置如圖所示，試求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。解：= -vBdr = - rBdr 負(fù)號(hào)說明電動(dòng)勢(shì)的方向與矢徑的方向相反，指向圓心O點(diǎn)。當(dāng)0時(shí)，線圈轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)，電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。當(dāng)0變化的均勻磁場(chǎng)充滿在半徑為R的圓柱體內(nèi)，有一長(zhǎng)為l0的金屬棒AB垂直于磁場(chǎng)方向放置，求棒兩端的電動(dòng)勢(shì)。解：方法一 ：利用對(duì)半徑為r的圓環(huán)（逆時(shí)針）得感生電動(dòng)勢(shì)所以方法二：AOBA的磁通量又因?yàn)镺A、OB的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。所以l0兩端的電動(dòng)勢(shì)為上式，方向AB，即UAUB.又四 渦電流 感應(yīng)電流不僅能在導(dǎo)電回 路內(nèi)出現(xiàn)， 而且當(dāng)大塊導(dǎo)體與