第八章 電磁感應(yīng) 電磁場

法拉第（MichaelFaraday,1791-1867），偉大的英國物理學(xué)家和化學(xué)家.他創(chuàng)造性地提出場的思想，磁場這一名稱是法拉第最早引入的.他是電磁理論的創(chuàng)始人之一，于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，以及光的偏振面在磁場中的旋轉(zhuǎn).第八章電磁感應(yīng)電磁場8-1電磁感應(yīng)的基本定律8-2動生電動勢第八章電磁感應(yīng)電磁場教學(xué)基本要求

一理解電動勢的概念.

二掌握法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律,并會用于計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小和判斷感應(yīng)電動勢的指向.

三理解動生電動勢,能計(jì)算簡單情況中的動生電動勢.四了解感生電動勢和動生電動勢的概念.8-1電磁感應(yīng)的基本定律學(xué)習(xí)要點(diǎn)領(lǐng)會電源電動勢的定義及其物理意義，弄清電動勢指向的規(guī)定.什么是法拉第電磁感應(yīng)定律及其數(shù)學(xué)表達(dá)式.領(lǐng)會楞次定律及其物理實(shí)質(zhì)，注意應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢指向的方法.8-1電磁感應(yīng)的基本定律

一電動勢二電磁感應(yīng)現(xiàn)象三電磁感應(yīng)定律四楞次定律五實(shí)例分析一電源電動勢將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.描寫電源將其它形式能量轉(zhuǎn)變成電能的能力.

非靜電力在電源內(nèi)部從負(fù)極到正極移動單位正電荷所作的功.1電源2電動勢3電動勢的定義電動勢的定義：單位正電荷繞閉合回路運(yùn)動一周，非靜電力所做的功.+++---電動勢+電源的電動勢和內(nèi)阻

**正極負(fù)極電源+_電源電動勢大小等于將單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移至正極時(shí)非靜電力所作的功.電源電動勢二電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,且感應(yīng)電動勢正比于磁通量對時(shí)間變化率的負(fù)值.三法拉第電磁感應(yīng)定律

閉合回路由

N

匝密繞線圈組成磁通匝數(shù)（磁鏈）國際單位制韋伯伏特當(dāng)線圈有N匝時(shí)感應(yīng)電動勢的方向NS四楞次定律閉合的導(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)的磁場反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因（反抗相對運(yùn)動、磁場變化或線圈變形等）.用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:

①首先確定引起感應(yīng)電流的磁場的方向②判斷回路中f是增加還是減少；

由楞次定律確定B感方向；④由右手定則判定I感方向。

(I感和B感成右手螺旋關(guān)系)

NSNS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向

例1在勻強(qiáng)磁場中,置有面積為S的可繞軸轉(zhuǎn)動的N匝線圈.若線圈以角速度

作勻速轉(zhuǎn)動.求線圈中的感應(yīng)電動勢.已知求解設(shè)時(shí),與同向,則令則在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的線圈內(nèi)的感應(yīng)電流是時(shí)間的正弦函數(shù).這種電流稱交流電.長江三峽水電站的大壩壩頂總長3035m，壩頂高程185m，正常蓄水位175m，總庫容，共裝26臺單機(jī)容量為70萬kw的發(fā)電機(jī)組.

例2如圖是電子計(jì)算機(jī)內(nèi)作為存儲元件的環(huán)形磁芯，磁芯是用矩形磁滯回線的鐵氧體材料制成的.環(huán)形磁芯上繞有兩個(gè)截面積均為S

4.5102mm2的線圈a1和a2.當(dāng)線圈a1中有脈沖電流i通過時(shí)，在t0.45106s的時(shí)間內(nèi)，磁芯內(nèi)的磁感強(qiáng)度由+B轉(zhuǎn)為

B.設(shè)B

0.17T，線圈a2的匝數(shù)N

2.求磁芯內(nèi)的磁感強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)過程中，線圈a2中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多少？a1ia2解:a1ia2已知：

S

4.5102mm2，t0.45106s，B

0.17T，N

2.8-2動生電動勢學(xué)習(xí)要點(diǎn)什么叫動生電動勢?什么叫感生電動勢?知道動生電動勢產(chǎn)生的原因和數(shù)學(xué)表達(dá)式.引起磁通量變化的原因

1）穩(wěn)恒磁場中的導(dǎo)體運(yùn)動,或者回路面積變化、取向變化等動生電動勢2）導(dǎo)體不動，磁場變化感生電動勢電動勢+-I閉合電路的電動勢:非靜電的電場強(qiáng)度.+++++++++++++++++++++++++++++++++++OP設(shè)桿長為

一動生電動勢動生電動勢的非靜電力場來源洛倫茲力---++po解例1一長為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場中,以角速度在與磁場方向垂直的平面上繞棒的一端轉(zhuǎn)動，求銅棒兩端的感應(yīng)電動勢.+++++++++++++++++++++++++++++++++++oP（點(diǎn)P的電勢高于點(diǎn)O的電勢）

方向O

P例2一導(dǎo)線矩形框的平面與磁感強(qiáng)度為的均勻磁場相垂直.在此矩形框上,有一質(zhì)量為長為的可移動的細(xì)導(dǎo)體棒;矩形框還接有一個(gè)電阻,其值較之導(dǎo)線的電阻值要大得很多.若開始時(shí),細(xì)導(dǎo)體棒以速度沿如圖所示的矩形框運(yùn)動,試求棒的速率隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系.解如圖建立坐標(biāo)棒所受安培力方向沿軸反向++++++棒中且由方向沿軸反向棒的運(yùn)動方程為則計(jì)算得棒的速率隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系為++++++二感生電動勢產(chǎn)生感生電動勢的非靜電場感生電場麥克斯韋爾假設(shè)變化的磁場在其周圍空間激發(fā)一種電場,這個(gè)電場叫感生電場.閉合回路中的感生電動勢感生電場是非保守場和均對電荷有力的作用.感生電場和靜電場的對比靜電場是保守場

靜電場由電荷產(chǎn)生；感生電場是由變化的磁場產(chǎn)生.例3如圖所示，有一半徑為

r

，電阻為R的細(xì)圓環(huán)，放在與圓環(huán)所圍的平面相垂直的均勻磁場中.設(shè)磁場的磁感強(qiáng)度隨時(shí)間變化，且常量.求圓環(huán)上的感應(yīng)電流的值.r解第八章電磁感應(yīng)電磁場

內(nèi)容提要

1.法拉第電磁感應(yīng)定律一電磁感應(yīng)的基本定律2.楞次定律二動生電動勢和感生電動勢（按產(chǎn)生原因分類）1.動生電動勢2.感生電動勢由變化的磁場可以激發(fā)感生電場，它是有旋場，注意與靜電場的區(qū)別. 例1若用條形磁鐵豎直插入木質(zhì)圓環(huán)，則環(huán)中（A）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，也產(chǎn)生感應(yīng)電流（B）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，不產(chǎn)生感應(yīng)電流（C）不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，也不產(chǎn)生感應(yīng)電流（D）不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電流本章典型實(shí)例討論 例2均勻磁場如圖垂直紙面向里.在垂直磁場的平面內(nèi)有一個(gè)邊長為l的正方形金屬細(xì)線框，在周長固定的條件下，正方形變?yōu)橐粋€(gè)圓，則圖形回路中感應(yīng)電流方向?yàn)椋ˋ）順時(shí)針

（B）逆時(shí)針（C）無電流（D）無法判定 例3一個(gè)圓形環(huán)，它的一半放在一分布在方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場中，另一半位于磁場之外，如圖所示，磁場的方向垂直向紙內(nèi)，欲使圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，應(yīng)使（A）圓環(huán)向右平移（B）圓環(huán)向上平移（C）圓環(huán)向左平移（D）磁場強(qiáng)度變?nèi)趵?/p>

4無限長通電導(dǎo)線與一矩形線框共面（尺寸如圖），電流，求線框的感應(yīng)電動勢.解應(yīng)用電磁感應(yīng)定律先求出

例6一長為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場中以角速度在與磁場方向垂直的平面上繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn).已知求銅棒兩端的感應(yīng)電動勢........................................