第六章电磁感应
2020_2021学年新教材高中物理第六章电磁现象与电磁波第3节电磁感应现象第4节电磁波及其应用教案
第三节电磁感应现象第四节电磁波及其应用学习目标：1.[科学探究]通过观察演示实验，归纳、概括出产生感应电流的条件。
2.[科学态度与责任]了解电磁感应的应用。
3.[科学探究]了解麦克斯韦电磁场理论，观察演示实验了解电磁波的形成和传播。
4.[物理观念]了解电磁场的物质性。
5.[科学态度与责任]了解电视广播、电视、雷达的工作原理。
一、电磁感应现象的发现1．电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
2．发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
(2)使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代。
二、产生感应电流的条件1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论导体棒平行磁感线运动无闭合回路包围的面积变化时，回路中有感应电流；包围的面积不变时，回路中无感应电流导体棒切割磁感线运动有2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论N(或S)极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N(或S)极停在线圈中无N(或S)极从线圈中抽出有实验操作实验现象(线圈B中有无电流)实验结论开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场不变时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有感应电流产生的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生。
三、电磁感应的应用1．汽车防抱死制动系统(ABS)(1)ABS系统的作用：为了防止汽车紧急制动时，因车轮被抱死，从而发生侧滑。
(2)ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成。
其中轮速传感器是利用电磁感应现象测量车轮转速的。
2．无线充电技术：又称为非接触式感应充电，是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术。
6- 电磁感应 电磁场(带答案)
增加,求空间涡旋电场的分布.
解：取绕行正方向为顺时针方向,作为感生电动势和涡旋电场的标定正方向,磁
通量的标定正方向则垂直纸面向里.
在 r<R 的区域,作半径为 r 的圆形回路,由
i
L Ei dl
S
B
dS
t
O R
B
5
并考虑到在圆形回路的各点上, Ei 的大小相等,方向沿圆周的切线.而在圆形回路内是匀强磁场,且 B 与 dS
为
，内部的磁能密度为
。
答案：µ0nI
0n2I 2 / 2
6-T 自感磁能 6、自感系数 L =0.3 H 的螺线管中通以 I =8 A 的电流时，螺线管存储的磁场能量 W = ． 答案：9.6J
6-T 动生电动势势 二、选择题
6-X 电磁感应现象
1
1、一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情况是（ ）
6-S 磁场能量 自感
5、一无限长同轴电缆是由两个半径分别为 R1 和 R2 的同轴圆筒状导体构成的,其间充满磁导率为μ的磁 介质,在内、外圆筒通有方向相反的电流 I.求单位长度电缆的磁场能量和自感系数.
解：对于这样的同轴电缆,磁场只存在于两圆筒状导体之间的磁介质内,由安培环路定理可求得磁场强
度的大小为
A IA r
L, .R
B IB r
R
(A) 两线圈的轴线互相平行。
（B）两线圈的轴线成 45°角。
K
(C) 两线圈的轴线互相垂直。
（D）两线圈的轴线成 30°角。
答案：C
6-X 感生电场
10、在感生电场中，电磁感应定律可写成 E K
L
dl
d dt
，式中 EK
电磁学(梁灿彬)第六章_电磁感应与暂态过程.
楞次定律是判断感应电动势方向电的磁感定应与律暂，态过程 但却是通过感应电流的方向来表达。从定律本 身看来，它只适用于闭合电路。
如果是开路情况，可以把它“配”成闭合 电路，考虑这时会产生什麽方向的感应电流， 从而判断出感应电动势的方向。
“阻碍”的意义：当磁通量沿某方向增加 时，感应电流的磁通量就与原来的磁通量方向 相反（阻碍它的增加）；当磁通量沿某方向减 少时，感应电流的磁通量就与原来的磁通量方 向相同（阻碍它的减少）。
拔出时情况可作同样的分析
本例和其它例子都表明：
当导体在磁场中运动时，导体中由于出现感 应电流而受到的磁场力（安培力）必然阻碍此 导体的运动。
这是楞次定律的第二种表述。
感应电动势遵从的规律?
电磁感应与暂态过程
大量精确的实验表明：导体回路中感应电动势 的大小与穿过回路的磁通量的变化率 d 成正 比,这个结论称为法拉第电磁感应定律。dt
用公式表示则
i
d
dt
k是比例常数,其值取决于有关量的单位的选择
如果磁通量Ф的单位用Wb（韦伯），时间单
位用S（秒），ε的单位用V（伏特），则
电磁感应与暂态过程
[实验二] 一个体积较大的线圈A与电流计G接成
闭合回路，另一个体积较小的线圈B与直流电源 和电键K串联起来组成另一回路，并把B插入线圈 A内，可以看到，在接通和断开K的瞬间，电流计 的指针突然偏转，并随即回到零点。若用变阻器 代替电键K，同样会观察到这个现象。从这个实 验可归纳出：相对运动本身不是线圈产生电流的 原因，应归结为线圈A所在处磁场的变化。
电磁学讲义
电磁感应与暂态过程
Electromagnetism Teaching materials
第六章 电磁感应与暂态过程
(完整版)电磁学(梁灿彬)第六章电磁感应与暂态过程
一个通电线圈和一根磁棒相当，那末，使 通电线圈和另一线圈作相对运动，我们将看到 完全相同的现象。那末，究竟是由于相对运动 还是由于线圈所在处磁场的变化使线圈中产生 电流？
[实验二] 一个体积较大的线圈A与电流计G接成
闭合回路，另一个体积较小的线圈B与直流电源 和电键K串联起来组成另一回路，并把B插入线圈 A内，可以看到，在接通和断开K的瞬间，电流计 的指针突然偏转，并随即回到零点。若用变阻器 代替电键K，同样会观察到这个现象。从这个实 验可归纳出：相对运动本身不是线圈产生电流的 原因，应归结为线圈A所在处磁场的变化。
5.能正确列出暂态过程有关的微分方程，掌握其 特解的形式，能对暂态现象做出定性分析。
§1 电磁感应
(electromagnetic induction)
一、电磁感应现象
1820年，奥斯特的发现第一次揭示了电流能够 产生磁，从而开辟了一个全新的研究领域。当时 不少物理家想到：既然电能够产生磁，磁是否也 能产生电呢？法拉第坚信磁能够产生电，并以他 精湛的实验技巧和敏锐的捕捉现象的能力，经过 十年不懈的努力，终于在1831年8月29日第一次观 察到电流变化时产生的感应现象。紧接着，他做 了一系列实验，用来判明产生感应电流的条件和 决定感应电流的因素，揭示了感应现象的奥秘。
电磁学讲义
Electromagnetism Teaching materials
第六章 电磁感应与暂态过程
2010级物理学专业
前言（Preface）
一、本章的基本内容及研究思路
已研究了不随时间变化的静电场和静磁场 各自的性质，现在开始研究随时间变化的电场 和磁场。本章从实验现象揭示出电磁感应现象 及其产生的条件，然后归纳得到法拉第电磁感 应定律和楞次定律，并逐步深入地讨论感应电 动势的起因和本质，在此基础上，研究自感、 互感、涡电流、磁场能量和暂态过程的基础知 识和实际应用等有关问题。电磁感应现象及其 规律是电磁学的重要内容之一，而电磁感应定 律则是全章的中心。
第六章 电磁感应与暂态过程习题及答案
第六章 电磁感应与暂态过程一、判断题1、若感应电流的方向与楞次定律所确定的方向相反，将违反能量守恒定律。
√2、楞次定律实质上是能量守恒定律的反映。
√3、涡电流的电流线与感应电场的电场线重合。
×4、设想在无限大区域内存在均匀的磁场，想象在这磁场中作一闭合路径，使路径的平面与磁场垂直，当磁场随时间变化时，由于通过这闭合路径所围面积的磁感通量发生变化，则此闭合路径存在感生电动势。
×5、如果电子感应加速器的激励电流是正弦交流电，只能在第一个四分之一周期才能加速电子。
√6、自感系数I L ψ=,说明通过线圈的电流强度越小，自感系数越大。
×7、自感磁能和互感磁能可以有负值。
×8、存在位移电流，必存在位移电流的磁场。
×9、对一定的点，电磁波中的电能密度和磁能密度总相等。
√ 10、在电子感应加速器中，轨道平面上的磁场的平均磁感强度必须是轨道上的磁感强度的两倍。
√11、一根长直导线载有电流I ，I 均匀分布在它的横截面上，导线内部单位长度的磁场能量为：πμ1620I 。
√12、在真空中，只有当电荷作加速运动时，它才可能发射电磁波。
√13、振动偶极子辐射的电磁波，具有一定方向性，在沿振动偶极子轴线方向辐射最强，而与偶极子轴线垂直的方向没有辐射。
×14、一个正在充电的圆形平板电容器，若不计边缘效应，电磁场输入的功率是⎪⎪⎭⎫⎝⎛=∙=⎰⎰C q dt d A d S P 22 。
(式中C 是电容，q 是极板上的电量，dA 是柱例面上取的面元)。
√二、选择题1、一导体棒AB 在均匀磁场中绕中点O 作切割磁感线的转动AB 两点间的电势差为： （A ）0（B ）1/2OA ωB （C ）-1/2AB ωB （D ）OA ωB A2、如图所示，a 和b 是两块金属板，用绝缘物隔开，仅有一点C 是导通的，金属板两端接在一电流计上，整个回路处于均匀磁场中，磁场垂直板面，现设想用某种方法让C 点绝缘，而同时让C 点导通，在此过程中（A ）电路周围的面积有变化。
电磁感应优秀课件
自感系数
电磁感应
对于一个任意的回路
L
d dt
d dI
dI dt
L
L
dI dt
L dΨ Ψ dI I
自感（系数）的物理意义：
① L dΨ Ψ dI I
在数值上等于回路中通过单位电流时， 通过自身回路所包围面积的磁通链数。
电磁感应
②
L
d
dt
d( LI ) L dI I dL
解： r R E涡 • dl L
B
•
dS
t
S
分布。 E
L E涡dl
S
B dS t
dB
R L E
d
t
E r
0
B E
E涡
2r
dB dt
r 2
E涡
r 2
dB dt
方向：逆时针
电磁感应
r R
L E涡 •
dl
S'
B t
•
dS
在圆柱体外，由于
l H • dl NI
H 2r NI
H NI 2r
I
R2 R1
B NI
2r
d
B
•
dS
NI
hdr
2r
h
r dr
电磁感应
d
B
•
dS
NI
hdr
2r
d
NIh 2
R2
R1
dr r
NIh ln( R2 )
2
R1
N N 2Ih ln( R2 )
2
R1
L
N 2h
ln(
R2
)
I 2
R1
电磁感应
第六章-自感式传感器
L0
L10
L20
m
0W
2
mr
rc
l2 c
l2
k1
k2
m0W 2mr rc2
l2
综上所述，螺管式自感传感器的特点： ①结构简单，制造装配容易； ②由于空气间隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低 ，但线性范围大； ③由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰； ④由于磁阻高，为了达到某一自感量，需要的线圈 匝数多，因而线圈分布电容大； ⑤要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其 线性和稳定性。
2
3
（2）单线圈是忽略
0
以上高次项，差动式是忽略
0
以上偶次项，
因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
*另一种形式： Π型
6 自感式传感器
6.1 工作原理 6.2 变气隙式自感传感器 6.3 变面积式自感传感器 6.4 螺线管式自感传感器 6.5 自感式传感器测量电路 6.6 自感式传感器应用举例
第6章 电感式传感器
电感式传感器是建立在电磁感应基础上，利用 线圈自感或互感的改变来实现测量的一种装置。它 可对直线位移和角位移进行直接测量，也可通过一 定的敏感元件把振动、压力、应变、流量等转换成 位移量而进行测量。通常可由下列方法使线圈的电 感变化：
(1)改变几何形状； (2)改变磁路的磁阻； (3)改变磁芯材料的导磁率； (4)改变一组线圈的两部分或几部分间的耦合度。
1. 交流电桥 2. 变压器电桥 3. 自感传感器的灵敏度
（一）交流电桥式测量电路
分析：
• 衔铁在初始位置时，电桥平衡
L1
L2
L0
W 2m0S 20
• 若衔铁上移，则：
1 0 ,2 0
第1课+楞次定律-2022-2023学年高二物理同步精品课堂(沪科版2020上海选择性必修第二册)
阻碍怎样理解？ ①从磁通量变化的角度来看:阻碍磁通量变化，通过“反抗”与 “补偿”来实现 阻碍， “ 增反减同” ②感应电流的机械效果------总是反抗（阻碍）引起感应电流的原因。 “来拒去留”
思考与讨论1:
S
N
理论分析 分析线圈的感应电流方向和受到安培力的方向
v
F安
S
NI
v F安
S
NI
F安
F安
能否阻止？ 不能阻止，只是减缓原磁场的磁 通量的变化过程
楞次定律：
（1）内容：
感应电流的磁场 引起感应电流的
总是 阻碍 磁通量的变化
（2）楞次定律的理解：
①结果如何? ——“阻碍”不是“阻止” 减慢变化“速度”
②电磁感应中的能量守恒
机械能减少 电能增加
甲S
N
N S
搞清两个磁场
乙S
丙N
N
S
丁N
S
课堂小结
如何判定感应电流的方向
楞次定律
磁通量变化
相对运动
增反减同
来拒去留
能量守恒
判断感应电流方向的步骤
N
课堂小结
明确原磁场方向
明确穿过闭合电路磁 通量是增加还是减少
根据楞次定律确定感 应电流的磁场方向
利用安培定则判 断感应电流方向
第六章 电磁感应定律
§6.1 楞次定律
判断以下情况线圈中有无感应电流？
N N
S S
要点回顾：产生感应电流的条件
N
B A
S
产生感应电流的条件: ①闭合电路； ②穿过电路的磁通量发生变化.
新课引入 如何判断感应电流的方向呢？
N
N
S
S
科学猜想：
高三物理第六章知识点梳理
高三物理第六章知识点梳理高三物理的最重要的内容之一就是电磁学。
其中第六章是一项关于电磁现象的研究。
本章主要包括了三大部分，分别是电磁感应、电磁波和电磁场。
下面我们来详细梳理这些知识点。
一、电磁感应电磁感应是电磁学中的基础知识之一。
通过导体中的电荷运动形成的磁场的变化引起导体中感应电动势的现象称为电磁感应。
常用的电磁感应规律有法拉第电磁感应定律和楞次定律。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化率产生感应电动势时，感应电动势的方向和变化率与磁通量的变化率有关。
而楞次定律则说明在感应电流中，电流方向所产生的磁场的反方向，使得磁场的变化的总效果是阻碍磁通量的变化。
二、电磁波电磁波是一种能量通过电磁场传播的现象。
电磁波可以分为有线电波和无线电波两类。
有线电波是通过导线传播的电流产生的，而无线电波则是通过电磁振荡产生的。
电磁波的传播速度等于光速，即299792458米/秒。
电磁波具有一系列特征：1. 电磁波是横波，传播方向和电磁波的振动方向垂直。
2. 电磁波在真空中的传播速度为光速，而在介质中则会改变。
3. 电磁波具有电场和磁场的相互作用，两者的振动方向垂直且相互垂直。
三、电磁场电磁场是电荷和电流产生的电场和磁场相互作用的结果。
电磁场可以分为静电场和恒定磁场。
静电场是指没有电流存在时的电场，根据库仑定律可知，两个电荷之间的电力与它们之间的距离的平方成反比。
而恒定磁场则是指没有电荷运动时的磁场，根据安培定律可知，磁场的强度与电流成正比，并且与电流所形成的回环的半径成反比。
在电磁场中，电磁波的产生和传播是通过电荷和电流的相互作用实现的。
电子的运动会产生磁场，而变化的磁场又会感应出电场。
因此，电磁场是电荷和电流之间相互作用的结果。
综上所述，高三物理第六章主要涵盖了电磁感应、电磁波和电磁场三个方面的知识点。
电磁感应是指通过导体中的电荷运动形成的磁场的变化引起感应电动势的现象。
电磁波是一种能量通过电磁场传播的现象，其特点包括横波、光速传播等。
第六章 电磁感应耦合效应的消除和提取
第六章电磁感应耦合效应的消除和提取在第五章中，我们讨论了EM效应和IP效应在不同测量波形上的表现形态。
本章则以双频波测量波形为例，讨论直接消除电磁感应耦合效应的斩波去耦方法。
然后，将详细论述双频激电中独特的直接、同时、分别提取和利用EM效应和IP效应的方波相干技术。
第一节双频波形的斩波去耦对于图5.2(b)所示的双频波形，将其减去一次场后作傅氏分析，可得到图6.1所示的双频波供电时纯EM效应的频谱。
对于双频波，由第三章知，在我们关注的频点上，若设基波振幅为1，则三次谐波振幅为1/3；13次谐波振幅由为12/13，39次谐波的为12/39。
然而从图6.1上，其纯EM效应振幅相应的为1、1/3、2.5、2.5，因此，尽管高频一次场振幅仅为低频振幅的12/13，但由于EM效应作用，其纯感应耦合效应明显增强，约为基频感应耦合效应的2.5倍。
39次谐波的EM效应强度与13次谐波EM效应强度相当，因此说在13次谐波和39次谐波的频率上，EM效应明显强于其它频率。
另外，三次谐波和其它各次谐波的EM效应强度大致相当，约为基波EM效应强度的1/3。
由此可见，纯EM效应随频率的增大而强，而且与其激发场强弱有关。
图6.2斩波去耦方法示意图图6.1 双频波形纯EM效应的频谱曲线图(a)斩波前测量波形；(b)斩波后测量波形如前图5.2所反映的，EM效应主要表现在波形的上升沿和下降沿的尖脉冲中，且其1/2频成分的EM效应明显大于低频EM效应。
因此在测量波形中，可以将受电磁感应耦合效应影响严重的部分（尖脉冲部分）及其一次场从波形上去掉，从而获得无EM 效应的场。
如图6.2所示。
这种方法即称为“斩波去耦”。
显然，这种去耦方法是直接的，既不需增加野外测量工作，也不需进行室内数据处理，因此是一种简便、快速、可行的直接去耦方法。
这种去耦方法的应用效果取决于斩波的宽度，如图6.3所示，它在消除EM效应的同时也部分地损失了IP效应，其压抑程度也同样受斩波宽度影响。
电磁感应定律(中文)
单个回路的电感仅与回路的形状及尺寸有关，与 回路中电流无关。 磁通链与磁通不同，磁通链是指与某电流交链的 磁通。
若交链N次，则磁通链增加N倍；若部分 交链，则
中 ⑦ 必须给予适当的折扣。因此，与N匝回路 电流I交链的磁
通链为 =N 。
由N匝回路组成的线N
了=
~T~
<>
与交链的磁通链由两 部
分磁通形成，其一是本 身的磁
汽 通形成的磁通链 1 ,另一是
I2在回路，1中的
中 那么，与电流11交链讒通链孃通链
12 c
刈 毛 =% + 2
与 同理，与电流I2交链的磁通链
为
毛 中 火 =
21 +
22
<>
j多
在线性介质中，比值r 及T2均 V数。
中中
令 6=寸
ML若
^1
12
式中L11称为回路11的自感，M12称为回路12
<>
2.电感
在线性介质中，单个闭合回路电流产生的磁 通密
度与回路电流I成正比，因此穿过回路的磁 通也与回路电 流I成正比。
火与回路电流I交链的磁通称为回路电流I 的磁通链，
以 表示。
r火
火 令
与I的比值为L， L =-
式中即称为回路的电感，单位为H（亨）
。 电感又可理解为与单位电流交链的磁通链。 D< < > >1
M 21 m
4n
d l101 l2
r2 - r1
M12 4nm
d l2 01 l1
r1 - r2
考虑到d4 - dl 2 = dl 2 - dl1，,|弓由止两成if见
= M12 M 21
第6.1节楞次定律(1)(原卷版)
第六章·电磁感应定律第1节楞次定律（1）◎目标导航知识要点难易度1. （实验）探究影响感应电流方向的因素：阻碍磁通量变化2. 楞次定律判断感应电流的方向3. 推广的楞次定律：来拒去留，增缩减扩，增反减同4. 楞次定律反映能量转化：机械能→电能→内能5. 右手定则★★★★★★★★★★★★★◎知识精讲一、探究影响感应电流方向的因素1. 确定灵敏电流计电流流入方向与指针的偏转方向试触法：按下图(a)连入电源、灵敏电流计、限流电阻（几十千欧），采用瞬间闭合开关的方法，判断灵敏电流计的偏转方向和电流方向的关系。
(a) (b)2. 按上图(b)方式将感应线圈和灵敏电流计连成回路，将磁体插入或抽出线圈，观察电流计偏转方向。
操作原磁场方向磁通量变化感应电流的磁场甲N极插入向下增加向上阻碍增加乙N极抽出向下减小向下阻碍减小丙S极插入向上增加向下阻碍增加丁S极抽出向上减小向上阻碍减小3. 结论：感应电流的磁场和引起电磁感应的磁场方向可能相同，也可能相反，但总是阻碍磁通量的变化。
4. 铜管和塑料管中放入铝块和磁体的实验(1)实验：如下图(a)在相同形状的铜管和塑料管中分别放入铝块和磁体。
(2)结果：放入铝块时同时落下，放入磁体时铜管中磁体下降明显缓慢。
(2)原因：在铜管中放入磁体，产生电磁感应，阻碍磁通量的变化，铜管上部相当于异名磁极，下部相当于同名磁极，对下降的磁体有向上的阻力，使磁体下降变慢，如下图(b)所示。
(a) (b)例1. 用磁铁和线圈研究电磁感应现象实验中，已知通入灵敏电流表从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，则：甲图中电表指针偏向______；乙图中条形磁棒下方是______极。
丙图中条形磁铁向______运动；丁图中线圈的绕制方法是______（在丁图中画出）【总结】（1）把线圈看成等效磁体，磁体向下靠近时，等效磁体互斥；远离时，等效磁体吸引。
（2）磁极、运动方向、电流，绕向。
四个中知道三个则能确定第四个。
第6.2节法拉第电磁感应定律(1)
第六章 ·电磁感应定律 第2节 电磁感应定律（1）◎目标导航一、法拉第电磁感应定律1. 问题引入：楞次定律解决了感应电流的方向，那么感应电流的大小由什么决定的呢？2. 实验探究（定性）①下图所示实验中，以相同速度分别将一根和两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？现象：插入时间相等时，一根条形磁铁时偏转角度小，两根条形磁铁时偏转角度大。
结论：在磁通量变化所用时间相同时，磁通量的变化量ΔФ越大，感应电流越大。
②下图所示实验中，保证磁通量变化相同，将两根条形磁铁快速或缓慢插入螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？现象：快速插入时，指针的偏转角度大，缓慢插入时，指针的偏转角度小。
结论：在磁通量变化量相同时，所用的时间Δt 越小，感应电流越大。
综合上述①和②，感应电流的大小跟磁通量的变化率有关，磁通量的变化率越大，感应电流越大。
3. 感应电动势导体中电流是导体两端的电势差产生的，电磁感应的导体相当于电源。
定义：在电磁感应现象中产生的电动势就称为感应电动势。
用E 表示，单位：伏特（V ）。
当导体所在电路闭合时，电路中产生感应电流；若电路不闭合，即使没有感应电流，电动势也依然存在。
所以电磁感应的本质是产生感应电动势。
4. 法拉第电磁感应定律①内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比．②公式：E ＝ΔΦΔt （通常由n 匝线圈组成 E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈匝数） 注意：（1）公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
（2）计算Φ时跟匝数无关，每一匝线圈都会产生感应电动势，相互串联，感应电动势相加。
（3）如果磁通量变化不均匀，该公式算出的是Δt 时间内感应电动势的平均值。
（4）磁通量的变化率对应Φt 图线上某点切线的斜率。
③对法拉第电磁感应定律的理解(1) 磁通量的变化率ΔΦΔt 和磁通量Φ没有直接关系．Φ很大时，ΔΦΔt 可能很小，也可能很大；Φ＝0时，ΔΦΔt 可能不为0.(2) 两种常见形式：①线圈面积S 不变，磁感应强度B 均匀变化，则E ＝n ΔB Δt ·S ；②磁感应强度B 不变，线圈面积S 均匀变化，则E ＝nB ·ΔS Δt .(其中ΔΦΔt 是Φ－t 图像上某点切线的斜率. ΔB Δt 为B －t 图像上某点切线的斜率)(3) 表象：电路闭合时有感应电动势，感应电流。
电磁感应_1
v F
v f2
v u
v f1
v v (u + v )
-
v v
v B
外力克服阻力做正功输入机械能，再通 外力克服阻力做正功输入机械能， v 转化为感应电流的能量， 过另一分力 f1 转化为感应电流的能量，即把 机械能转化为电能。 机械能转化为电能。——发电机原理 发电机原理
动生电动势的计算
两种方法： 两种方法：
(I i )
分力
阻碍导体运动，作负功 W f 2 。
可以证明： 可以证明：
v F
v f2
Wf 1 +Wf 2 = 0
v u
v f1
v v (u + v )
-
v v
v B
洛仑兹力的作用： 洛仑兹力的作用：
不提供能量， 不提供能量，只是传递能量做功
仑兹力F 即：洛仑兹力F的一个分 作负功， 量f2作负功，外力克服 此负功，通过另一个分 量f1而转化为感应电流 的能量。 的能量。
全磁通。 ——全磁通 全磁通
当穿过各匝线圈的磁通量相等时，N 匝线圈 磁通量匝数（ 中的全磁通称为磁通量匝数（磁通链数）： 磁通量匝数 磁通链数）
Ψ = NΦ
则有
dΨ dΦ εi = − = −N dt dt
• 楞次定律（1834年） 楞次定律（1834年
感应电动势产生的感应电流的方向，总是使感应电 阻碍原磁通量的变化 变化。 流的磁场通过回路的磁通量阻碍 阻碍 变化
εm
ε
f — 频率（1周 ⋅ 秒−1 = 1赫兹H Z）， o
t
ε i = ε m sin 2πft
线圈中的感应电流为
i=
其中I m =
εi
电磁场与电磁波(第六章)
2
t
H
E
2
t
2
0
二、H 的波动方程
同E 的波动方程，有
H
2
H
2
t
2
0
三、直角坐标系下的波动方程
2
为矢量的拉普拉斯算符，则有 磁场
2 2 2
电场
Ex Ex Ex Ex 0 2 2 2 2 x y z t 2 2 2 2E Ey Ey Ey y 0 2 2 2 2 x y z t 2 2 2 2E Ez Ez Ez z 0 2 2 2 2 x y z t
三、媒质的本构关系式 对于线性各向同性媒质有
D E 0 r E B H 0 r H J E
四、麦克斯韦方程组的限定形式 ◇ 麦氏方程的非限定形式：用E、D、B、H四个场量写出的方程。 ◇ 麦氏方程的限定形式：用E、H 二个场量写出的方程。 微分形式
H E E t
in
E dl
C
◇ 穿过回路的磁通量为 综上可得
m
B d S
S
法拉第电磁感应定律的积分形式
C
E dl =
B dS dt
S
d
法拉第电磁感应定律的微分形式 E 五、意义
B t
◇ 积分形式：感应电场在时变磁场中沿闭合曲线的线积分等于该曲线所围曲面 上穿过磁通的负变化率。 ◇ 微分形式： 1.感应电场是涡旋场，不是保守场； 2.感应电场的源是时变的磁场。
1
l
H 1t
H1
C
H dl JS dS +
电磁感应课件ppt
用于判断电流方向与磁场方向的关系。
右手定则在交流电中的应用
用于判断电流方向与磁场方向的关系，但需注意交流电的矢量性。
楞次定律与右手定则的实例
楞次定律的实例
当一个条形磁铁插入线圈时，线 圈中会产生抵抗磁通变化的感应 电流，从而阻碍磁铁的插入。
右手定则的实例
当直流电通过一个线圈时，用右 手握住线圈，拇指指向电流方向 ，四指指向即为磁场方向。
法拉第电磁感应定律
说明电磁感应现象，磁场可由 电场感应产生，而电场也可由
磁场感应产生。
麦克斯韦方程组的实例
静电场的电势分布
通过电势分布来描述静电场的性质和规律 。
恒定电流的磁场
描述恒定电流产生的磁场分布和性质，如 磁感线的形状和方向。
电磁感应现象
如发电机的工作原理，磁场感应电场，电 场感应磁场等。
• 安培环路定律：$ • abla \times \overset{\longrightarrow}{E} = -\frac{\partial \overset{\longrightarrow}{B}}{\partial t}$ • 法拉第电磁感应定律：$ • abla \times \overset{\longrightarrow}{B} = \mu_{0}\overset{\longrightarrow}{J} + \frac{\partial
VS
详细描述
将一根导线置于磁场中，并通以交变电流 ，根据右手定则，用右手握住导线，让大 拇指指向电流方向，四指的弯曲方向就是 磁场方向。在实验中，可以通过观察电流 表指针的偏转方向来验证右手定则。
谢谢您的聆听
THANKS
楞次定律的表述
感应电流的方向总是要使感应电动势反抗 引起感应电流的原磁场的磁通变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章电磁感应电磁波
引题：电磁感应现象及其规律发现以来，人类对自然的认识和利用进入了新的阶段。
发电厂的核心技术之一是电磁感应原理的应用。
本章主要学习电磁感应的规律及应用。
通过对本章的学习，希望同学们能达到以下学习目标：
● 理解电磁感应的概念，掌握产生感应电流的条件。
●会用右手定则判断感应电流方向。
● 理解法拉第电磁感应定律，会用其计算感应电动势。
● 了解互感和自感现象。
第一节电磁感应
[教学目标]
1．了解电磁感应现象，知道感应电流的产生条件；
2．理解右手定则，能运用右手定则判断感应电流的方向；
3．理解法拉第电磁感应定律，能运用法拉第电磁感应定律进行简单计算。
[教学重点]
1．运用右手定则判断感应电流的方向。
2．法拉第电磁感应定律，以及运用法拉第电磁感应定律进行简单计算。
[教学难点]
1．运用右手定则判断感应电流的方向。
2．法拉第电磁感应定律，以及运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
[教学设计思路]
通过演示实验及对实验现象的分析总结出电磁感应现象产生的条件、规律——右手定则、法拉第电磁感应定律。
[教学资源]
实验器材：磁铁、原副线圈、示教万用表等；CAI教学课件。
[课时安排] 2课时
[教学过程]
导入新课
手摇式应急手电筒，没有内置电池，在家庭、办公室停电时，只需摇一摇，就可以用来照明。
你想知道它的奥秘吗？
新课教学
一、产生感应电流的条件
演示实验1：（参见教材图6-2）
实验现象：闭合导体回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。
电流的方向遵从什么规律呢？
1．电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。
2．感应电流电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。
3．右手定则伸开右手，让大拇指跟四指垂直，并且在同一平面内；把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么四指所指的方向就是感应电流的方向[参见教材图6-3(a)]。
例题1 abcd是一个金属框架，ab是可动边，框架平面与磁场垂直。
当ab 边向右滑动时，用右手定则确定检流计中的感应电流方向[参见教材图6-3（b）]。
解：根据右手定则，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，四指所指的方向为b到a的方向。
因此检流计中电流方向为d 到c。
演示实验2：（参见教材图6-4）
实验现象：当把磁铁插入线圈或从线圈中抽出时，电流计的指针发生偏转，表明线圈中有电流产生。
当磁铁和线圈相对静止时，指针不偏转，表明线圈中没有电流产生。
演示实验3：（参见教材图6-5）
实验现象：在关闭或打开开关S时，电流表指针发生偏转。
说明B线圈有感应电流产生。
若开关一直闭合，变阻器R滑片不动，则线圈A中的电流不变，此时指针也不偏转，说明线圈B中没有感应电流产生。
若闭合开关S后，让线圈A相对于线圈B运动，或滑动变阻器R滑片，则电流计指针偏转，说明线圈B中有感应电流产生。
在以上产生感应电流的三种情况中，穿过闭合导体回路的磁通量都发生了变化。
因此，可以得出一个结论：不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就会有感应电流产生。
这就是产生感应电流的条件。
4．产生感应电流的条件 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件。
二、法拉第电磁感应定律
在电磁感应现象中，闭合导体回路中产生感应电流，说明回路中存在着电动势。
这个电动势叫做感应电动势，它是电磁感应的直接结果。
1．感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
2．感应电动势的方向 感应电动势的方向与感应电流的方向一致，可以用右手定则来判断。
当回路不闭合时，仍可发生电磁感应，但这时只能产生感应电动势而不能形成感应电流。
磁铁相对于线圈运动得越快，电流表指针偏转角度越大，回路中产生的感应电流和感应电动势就越大；磁铁相对于线圈运动得越快，穿过线圈的磁通量变化得越快（参见教材图6–4）。
由此不难得出，穿过线圈的磁通量变化得越快，产生的感应电动势就越大。
我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢。
磁通量的变化率为t
ΔΔΦ，其中∆Φ 表示磁通量变化量，即∆Φ = Φ2 − Φ1，∆t 表示发生磁通量变化所用的时间。
3．法拉第电磁感应定律 电磁感应现象产生的感应电动势E 的大小跟线圈匝数N 成正比，跟穿过该回路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。
t
N E ΔΔΦ= 在SI 中，∆Φ、∆t 、E 的单位分别是Wb （韦）、s （秒）、V （伏）。
例题2 线圈匝数为100，将磁铁的一极在0.5 s 内插入螺线管，在这段时间里线圈的磁通量由0增加至1.5×10−5 Wb 。
求：（1）螺线管两端产生的感应电动势有多大？（2）如果线圈和电流表的总电阻是3 Ω，则感应电流有多大（参见教材图6–4）？
解：（1）磁通量从0增加至1.5×10−5 Wb ，共用时0.5 s ，所以
55Δ(1.5100)Wb 1.510Wb --Φ=⨯-=⨯
∆t =0.5s
根据感应电动势计算公式，线圈两端产生的感应电动势为
5
3Δ 1.510100V 310V Δ0.5
E N t --Φ⨯==⨯=⨯ （2）回路中线圈和电流表的总电阻R +R i =3 Ω，所以回路中的感应电流是
3
3i 310A 10A 3
E I R R --⨯===+ 4．导体切割磁感线时感应电动势的计算
E=BL v
运用此公式时，要求磁感应强度B 、导线的运动速度v 与导线必须是相互垂直的。
随堂练习 p137 1
作业 p137 2
小结 本节学习了产生电磁感应现象的条件、判定感应电流方向的右手定则、法拉第电磁感应定律。
要求同学们能够运用右手定则判断感应电流的方向， 理解法拉第电磁感应定律并能运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
[板书设计]
参考电子演示文稿。