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• 磁化曲线
磁滞回线 铁磁性材料
第十三章
电磁感应 电磁场
•电磁感应现象的发现是电磁学发展史上的一个重要成就， 它进一步揭示了自然界电现象与磁现象之间的联系。
•在理论上，它为揭示电与磁之间的相互联系和转化奠定实 验基础，促进了电磁场理论的形成和发展； •在实践上，它为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路， 标志着一场重大的工业和技术革命的到来。
FBL
S
I V
F外
FL
I B
例．交流发是电机原理：
面积为S的线圈有N匝，放在均匀磁场B中，可绕 OO’轴转动，若线圈转动的角速度为ω，求线圈
中的感应电动势。
解：设在t=0时，线圈平面的正法线n方向与磁感 应强度B的方向平行，那么，在时刻t，n与B之间 的夹角θ=ωt，此时，穿过匝线圈的磁通量为：
d
dt
负号表示感应电动势 总是反抗磁通的变化
单位:1V=1Wb/s
n
n 0
B
0
2、电动势方向:
L
L
B
0, 0 0, 0
与 L 反向
与L 同向
•确定回路绕行方向；规定电动势的方向与回路的绕行方向一致时 为正。
•根据回路的绕行方向，按右手螺旋法则定出回路所包围面积的正 法线方向；在根据回路所包围面积的正法线方向，确定磁通量的 正负； •根据磁通量变化率的正负来确定感应电动势的方向。
1834年楞次提出一种判断感应电流的方法，再由感应电流 来判断感应电动势的方向。
1、内容： 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。
S
B S I
N
演示
G
B
S
IV
2、应用：判断感应电动势的方向
S
B S I
N
问题：将磁铁插入非金属环中，环内 有无感生电动势？有无感应电流？环 内将发生何种现象
•通过一个闭合回路所包围的面积的磁通量发生变化时，不
管这种变化是由什么原因引起的，回路中就有电流产生，
这种现象称为电磁感应现象。
•感应电流：由于通过回路中的磁通量发生变化，而在回路
中产生的电流。
•感应电动势：由于磁通量的变化而产生的电动势叫感应电
动势。
二、法拉第电磁感应定律
1、内容：
当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，不论这种 变化是什么原因引起的，回路中都有感应电动势产生，并且 感应电动势正比于有N匝线圈，它们彼此串联，总电动势等于各匝线圈所产生 的电动势之和。令每匝的磁通量为 1、 2 、 3
d1 d2
dt dt
磁通链数: 1 2 3
d d(1 2 3 )
dt
dt
若每匝磁通量相同
d N d
dt
dt
•闭合回路中的感应电流
13-1 电磁感应定律
一、电磁感应现象
1、电磁感应现象的发现
•1820年，Oersted发现了电流的磁效应 •1831年11月24日，Faraday发现电磁感应现象 •1834年，Lenz在分析实验的基础上，总结出了 判断感应电流分向的法则 •1845年，Neumann借助于安培的分析，从矢势的 角度推出了电磁感应电律的数学形式。
法拉第(Michael Faraday 1791—1867)
伟大的英国物理学家和化学家。
主要从事电学、磁学、磁光学、电化学 方面的研究，并在这些领域取得了一系 列重大发现。
他创造性地提出场的思想，是电磁理论 的创始人之一。
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。
•感应电量
I
＝
i
i
R
1 R
d dt
t1时刻磁通量为Ф1，t2时刻磁通量为Ф2
dq Idt 1 d dt d
R dt
R
q
2 d 1 1 R R
1 2
•回路中的感应电量只与磁通量的变化有关，而与磁通量 的变化率无关。
•用途：测磁通计。
三、楞次定律
楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）
武警学院教学课件
大学物理学电子教案
电磁感应定律与动生电动势
13-1 电磁感应定律 13-2 动生电动势和感生电动势(上)
复习
• 磁介质、磁化强度
• 磁介质 磁介质的磁化 磁化强度
• 磁介质中的安培环路定理 磁场强度
• 磁介质中的安培环路定律
• 磁场强度与磁感应强度的关系
• 铁磁质
• 铁磁质的特性 磁畴
楞次是俄国物理学家和地球物理学家，生于 爱沙尼亚的多尔帕特。早年曾参加地球物理 观测活动，发现并正确解释了大西洋、太平 洋、印度洋海水含盐量不同的现象，1845年 倡导组织了俄国地球物理学会。1836年至 1865年任圣彼得堡大学教授，兼任海军和师 范等院校物理学教授。
楞次主要从事电学的研究。楞次定律对充实、完善电磁感应规律 是一大贡献。1842年，楞次还和焦耳各自独立地确定了电流热效 应的规律，这就是大家熟知的焦耳——楞次定律。他还定量地比 较了不同金属线的电阻率，确定了电阻率与温度的关系；并建立 了电磁铁吸力正比于磁化电流二次方的定律。
NBS cos NBS cos t
由电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为：
i
d dt
d dt
NBS cos
t
NBS
sin
t
令εm=NBω，则 εi=εmsinωt
令ω=2πf，则 εi=εmsin2πft
Εi 为时间的正弦函数，为正弦交流电，简称交流电。
演示
13-2 动生电动势和感生电动势
有感生电动势存在，有电场存在 将引起介质极化，而无感生电流。
S N
非金属环
3、楞次定律与能量守恒定律
感应电流产生的磁场力（安培力），将反抗外力。即可以 说外力反抗磁场力做功，从而产生感应电流转化为电路中 的焦耳热，这是符合能量守恒规律的。
否则只需一点力开始使 导线移动，若洛仑兹力 不去阻挠它的运动，将 有无限大的电能出现， 显然，这是不符合能量 守恒定律的。
2、电磁感应的几个典型实验
S N
G
感应电流与N-S的 磁性、速度有关
G
与有无磁介质 速度、电源极 性有关
G
与有无磁介质 开关速度、电 源极性有关
B S
B
感生电流与磁感应强度的 大小、方向，与截面积S 变化大小有关。
感生电流与磁感应强度的大 小、方向，与线圈转动角速 度大小方向有关。
3、结论 演示1 演示2 演示3 演示4 演示5