普通物理二第十二章电磁感应

普通物理二第十二章电磁感应
若 B 与 n 方向 m 相 0同
若 B 与 n 方向 m 相 0反
b.确定 Φ与 d Φ 的正负 dt
c.
i
dΦ dt
i i
0 0
和绕行方向相同 和绕行方向相反
例： 图 中
普通物理二第十二章电磁感应
Φm
0, dΦm dt
0
dm 0
dt
i 与回路绕行方向相反
普通物理二第十二章电磁感应
注意:①动生电动势不要求构成闭合回路;
②在磁场中运动的导体才能产生动生电动势；
③速度与磁场不平行时才能产生动生电动势。
（需切割磁力线）
例：
i abvB dlbcvB dl
a
vB abcosvB bc os vB bcsin
2
2
c b v
i 方向：b→c
普通物理二第十二章电磁感应
第十二章 电磁感应和 麦克斯韦电磁理论
普通物理二第十二章电磁感应
概念：感应电动势（动生，感生）； 互感； 自感； 磁场的能量
规律：楞次定律； 法拉第电磁感应定律
普通物理二第十二章电磁感应
§12-1 电磁感应及其基本规律
一、电磁感应现象 1、磁棒相对于线圈 运动
过程分析： 磁棒向下运动，安倍计指针向右偏，产生电流 I 0 磁棒停止运动，安倍计指针不偏转，不产生电流 I 0
Ii
1 dΦ R dt
t t2 t1 时间内，通过导线任一截面感生电荷 为：
q
t2 Idt
t1
R 1Φ Φ 12dΦR 1(Φ 1Φ2)
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例：一螺绕环，单位长度上的匝数为5000匝，
s21 03m2 dI 20A/s 今有一5匝的小线圈套在
dt
I
螺绕环上，小线圈的电阻为 R2
OA的电势差为多少？
A x xx
v x xx x xx O
vB
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例2、在一根无限长载电流导线上通有电流I， 有一导体棒长为L，与无限长载电流导线共面， 平行于载流导线运动，速度为v，近端导线距 离载流导线为a，求棒上产生电动势。
I x A Vx C
L
x
xx
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（2）讨论;闭合回路由N匝密绕线圈串联，则：
d d Φ 1 d td Φ 2 .t . .d .d Φ N . . td d .Φ .1 t.Φ 2 ..Φ N . . d .d . t
式中 为全磁通，若穿过每匝线圈的磁通量相同 则： N d
dt
(3)若闭合回路的电阻为R，则感应电流为：
d Bl dl Blv
dt
dt
vBab
d
a
x
i x
l
x
xi
v
o l
b
感应电动势的方向:
b→ a
i
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微观解释：
f evB
fm 提供动生电动势的非静电力
D f / (e) v B
D (v B) dl _
v fm
动 i生方电向动(若 ：势vb,：B→,l间 a(不 v B相 ) dl互垂直 ) 的情况
试求：小线圈中感应电动势和感应
电流。m BS 0nIS
解：
N dm
dt
N0n
SdI dt
1.2
61
03C
I 6.3104 A
R
感应电流沿逆时针方向。
,i
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二、楞次定律
闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激 发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。 简言之：“增反减同”
结论：上面两实验中,导体回路包围的磁通量
均发生了变化。
m
B
dS
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s
电磁感应现象：当穿过闭合回路的磁通量发 生变化时，回路中产生感应电流，此时，存 在电动势，这种由于磁通量变化而引起的电 动势称为感应电动势。
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二、电磁感应定律
法拉第（Michael Faraday, 17911867），伟大的英国物理学家和化学 家.他创造性地提出场的思想，磁场这 一名称是法拉第最早引入的.他是电磁 理论的创始人之一，于1831年发现电 磁感应现象，后又相继发现电解定律， 物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏 振面在磁场中的旋转.
磁棒向上运动，安倍计指针向左偏，产生电流 I 0
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结论：当磁棒与线圈有相对运动时，线圈中产 生感应电流。 实质：线圈中磁感应强度大小发生变化
B变化
2、金属棒沿垂直于磁场和棒长的方向运动 过程分析： 金属棒运动时（切割磁 力线），产生感应电流。
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实质：包围磁场的面积发生变化。
思考一下：如果磁棒从如图 位置继续向下运动，感应电 动势方向？
i 与回路绕行方向相同
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Bn
i
N
图中
Φm
0, dΦm dt
0
n
dm 0
dt
i 与回路绕行方向相同
i
S
思考一下：如果磁棒从如图位置继续
向下运动，感应电动势方向？
i 与回路绕行方向相反
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楞次定律实质上是能量 守恒定律在电磁感应现 象中的体现。
B 变化——感生电动势
N
B
v
S
S变化——动生电动势
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电用 流楞 方次 向定
律 判 断 感 应
B
I
v
S
N
B
I
N
Sv
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三、感应电动势
1、动生电动势：
由于导体在磁场中运动产 生的感应电动势.
B dS B cos ll Bll
电子理论： 原因：洛伦兹力 能量守恒
维持导体棒以
v向右运动，需要外力
F
I
F安
-
v
F
FF安IBl
pFvIBlvpe iI
fm
机械能转化为电能
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例1：如图金属棒OA长l=50cm,B=0.01T, OA以 ω=50转/秒的角速度转动。
求:（1） ；（2）半径R=50cm的铜盘转动时，
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1、法拉第电磁感应定律：当穿过闭合回路所围 面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应 电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变 化率的负值。
dm 式中负号代表感应电动势方向
dt
（1）感应电动势方向的判定
a. 选定回路绕行方向
n
右手定则：将右手四指弯曲，用以代表选定的回路 绕行方向，则伸直的拇指指向法线 n的方向。
2、感生电动势
导体不动,由于磁场的大小或方向的变化所产
生的感应电动势。(变化的磁场可在空间激发电
场)
W LE W •d ld d t S B t•d S
EEEdlW E静 BEd静 sdl
0
Ew感生电场（又名涡电场）