【课件】电磁感应原理PPT

用楞次定律判断感应电流方向
B
I
v
S
N
B
I
N
S v
三 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。
dΦ
i
dt
v
N
I'
S
①法拉第电磁感应定律告诉我们了感应电动势的大小
②楞次定律告诉我们了感应电动势的方向
法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），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.
静电场——相对于观察者静止的电荷激发的电场 稳恒磁场——电荷的定向移动所形成的。
电源的电动势的方向规定：自负极经内电路指 向正极。
从电源内部：负极→正极
恒定电场也服从场强环流定律
Ek

Fk q
非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强 Ek表示。
由电源电动势定义得
A
B内部 Ek dl
电源外部无非静电力，则 B
E dl
A外部
dΦ 0 dt
dΦ 0 dt
dΦ 0 dt
0
0
0
n n与l成右手螺旋关系
l
规定：
（1）闭合回路的正方向与回路所包围平面的法向成右手螺旋关系 （2）当回路平面发向矢量 n 确定之后，若 I感 与回路同向则：I感 0
反之则： I感 0 （3）若磁力线的指向 B 与 n 同向则 m 0 ；反之：m 0

(v

B)

dl

应用
i
(v

B)

dl

a
b vBdl vBl

a
B
l
dl
v
b
动生电动势的非静电力场来源
洛伦兹力
深入思考：
洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力，它就要
作功，而前面讨论过洛伦兹力在磁场中是不作功的？
F

e(u

v)
B
R
I +E -
+ + +Ek -
内外电路形成闭合电路时，正电荷由正极流出， 经外电路流入负极，又从负极经内电路流到正极， 形成恒定电流，保持了电流线的闭合性。
电源电动势
电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正 极所做的功为dA，电源的电动势为
dA
dq
电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电 路移动到正极时所做的功，单位为伏特。


fL e(v B)
与电子运动同向，对电子做正功

f
' L

e(u

B)
+B + +P + + + +
+f
'+
L
++
+ +
+++ + -+ +
+ +u +
+ + v
+ +
+ +
F+
+
f
+
L
O+
V
++
+
与电子运动反向，对电子做负功
F

fL


f
' L
+B + +P + + + +
定电场，保持两点间电势差不变。
把从B经导线到达A的 电子重新送回B，就可以维 持A、B间电势差不变。
完成这一过程不能依靠 静电力，必须有一种提供非 静电力的装置，即电源。

A
B

电源不断消耗其它形式的能量克服静电力做功。
内电路：电源内部正负两 极之间的电路。
外电路：电源外部正负两 极之间的电路。
用并不提供能量，只是传递能量：即外力克服洛伦兹
力感应的电一流个的分能量量f。L'所作的功通过另一个分量 fL转化为
例1、如图所示，为相距2a的两条载流直长导线，电流强度为I，长为2b的 金属棒MN位于两直导线的正中间，并以恒定速度v平行直导线运动，求 棒两端的电势差UMN
感应电荷
qi
t2 t1
Iidt
பைடு நூலகம்
Φ2 Φ1

1 R
dΦ

Φ1
Φ2
/
R
为什么磁通量变化会引起电动势？ 什么是电动势？

A
B

仅有静电场的作用，只可能产生暂时的电流， 不能形成稳恒电流。
电源的电动势(electromotive force, emf)
在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒
dt
B dS Bl b dt dt
Blv
单位时间内导线切割的磁场线数
FK
是什么？
•电子受洛伦兹力
fm

e(v

B)
——
非静电力
FK
B
v
l
b
B
e v
l

fm
•
非静电场
EK

FK e

v

B
• 动生电动势
i

EK dl
+
f
'+
L
++
+ +
+++ + -+ +
+ +u +
+ + v
+ +
+ +
F+
+
f
+
L
O+
+ V+
+
• 总的洛伦兹力不对电子作功f' ，外力作功。
• 洛伦兹力一个分量对电子作正功，形成动生电动势， 而另一个分量，阻碍导体运动从而作负功，可以证明
两个分量所作的代数和等于零。因此，洛伦兹力的作
电生磁的现象
?
磁生电的现象？ 什么条件下产生？
一 电磁感应现象
有产生电动势的机制
二 楞次定律
判断感应电流方向的 楞次定律: 闭合回路中产 生的感应电流具有确定 的方向，它总是使感应 电流所产生的通过回路 面积的磁通量，去补偿 或者反抗引起原有的磁 通量的变化。
①要阻碍磁通量变化
②阻碍并不意味抵消
i

dΦ dt
• 法拉第的实验规律
感应电动势的大小与通过导体 回路的磁通量的变化率成正比
dΦ
dt
负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因
n Φ 0 n Φ 0
—— 楞次定律
n Φ 0
n Φ 0
N
I感
S
dΦ 0 dt
0
N
S I感
S
S
N I感 I感 N

Ek dl
§ 2 感应电动势
i
dm
dt
d (BS cos )
dt
i

dS

dt
d

dt

0


0
动,产生非静电力?大小?
dB dt

0

感 ,产生非静电力?大小?
一. 动生电动势
i

dΦ dt

d
(B dS)
讨论
(1)
若回路是
N
匝密绕线圈


N
dΦ
d(NΦ)
dΨ
dt
dt
dt
(2) 若闭合回路中电阻为R
感应电量：设在时刻t1到t2时间内，通过闭合导体回
路的磁通量由 1变到 2 。那么，对上式积分，就可 以求得在这段时间内通过回路导体任一截面的总电 量q ，这个电量称为感应电量。即: