大学物理电磁感应(老师课件)

B
I
v
S
N
B
I
S
N
说 明
1.i只
d 与 Φ成 dt
正
比
，Φ或 而 dΦ成 不正 是比 与
2 .设回路中电阻为R，则
Ii
i 1dΦ
R R dt
Ii
dq dt
dq 1 dΦ R
设在t1和 t2 时刻，通过回路的磁通量分别为1和 2，
则在t1 t2时间内，通过回路任一截面的感应电量为：
qR 1 Φ Φ 12dΦR 1(Φ 1Φ 2)
第17章
电磁感应
（变化的磁场 和变化的电场）
§1 法拉第电磁感应定律 §2 动生电动势 §3 感生电动势 感生电场 §4 自感 互感现象 §5 磁场能量
•1820年奥斯特发现电流具有磁效应 法拉第以精湛的实验和敏锐的观察
当时物理学家就想:磁是否会 有电效应？
力，经十年努力于1831年首次观 察到电流变化时产生的感应现象。
矩形导体回路，可动边为导体
棒ab，长l，以 匀速运动。
× × × ×Ii
× v×
×× × × × ×
棒中自由电子随棒以 运动，
所受洛仑兹力为
×c × × ×b × ×
a f m( e) B
电动势：—– 单位正电荷经电源内 B
部从wk.baidu.com极移到正极的过程
中，非静电力所作的功。
B
+
e
fm
b
产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力。
q只与磁通量的改变量有关，与磁通量改变快慢无关。
例17.1 设有长方形回路放置在稳恒磁场中，ab边可以 左右滑动，如图磁场方向与回路平面垂直，设导体以
速度 v 向右运动，求回路上感应电动势的大小及方向。
解：取顺时针为回路绕向， ×c × × × b × ×
ε 设ab = l，da = x，则通过回路 × ×L × × ×v×
在解任：意设坐回标路xL处方取向一如面图元, 建d坐s 标系如图
dΦBbdx
0 I 2 x
bdx
I
3.10-23
L
ds b
Φ
la l
20Ibdxx
0Ibl 2
nl
a l
v
da
ox x
i
dΦ dt
0Ib(1 1 )d 2 l la d
tl20Ib(1l l1a)v
l d时 i 20Ib(d1d 1a)v （方向为顺时针）
n B
εi
B
n i
0 d 0
N
S
εi 0 dt
B
i
n
0 d 0
dt
N
S
i 0
感应电动势的方向与绕行方向相同
n
i B
S
0 d 0
N
i 0 dt
感应电动势的方向与绕行方向相同
i
B
n
S
0 d 0
dt
N
i 0
感应电动势的方向与绕行方向相反
2. 用楞次定律判断感应电流方向
由于磁通量 ΦBdS
感应电动势 动生电动势: 导体在磁场中运动而产生的 感生电动势 : 导体固定，磁场变化而产生的
即将介绍的内容是： 从场的角度来揭示电磁感应现象本质 研究的问题是：
动生电动势对应的非静电场是什么？ 感生电动势对应的非静电场是什么？
§2 动生电动势
一、动生电动势的非静电力
×d × × ×a × ×
的磁通量为
× × × ×i × ×
ΦBlx
×d × × × a × ×
εi
dΦ dt
Bl
dx dt
o
Blv
bx i
负号表示感应电动势的方向沿逆时针方向。 a
也可以用楞次定律来判断感应电动势的方向。
注意：一段导体在磁场中运动时，也可以用右手定则 来判断动生电动势的方向。
例17.2 如图所示，一长直导线通有电流I，在与它相距 d 处有一矩形线圈ABCD，此线圈以速度v 沿垂直长直 导线方向向右运动，求这时线圈中的感应电动势。
电磁感应产生的电动势叫感应电动势。
一、电磁感应现象 第一类
从产生的原因上分为两大类
第二类
R
G
左面三种情况均 可使电流计指针 摆动
×××××××× B
××××××××
××××××××
××××××××
××××××××
第一类
G
第二类
××××××××
×××××××× B
××××××××
1）分析上述两类产生电磁感应现象的共同原因 是：回路中磁通Φ 随时间发生了变化
2、电动势的产生并不要求导体必须构成回路， 构成回路仅是形成电流的必要条件。
3、要产生动生电动势，导体必须切割磁感线。
导线AB在单位时间内 扫过的面积为：
ABAvl
×C × × ×B × B
× × × × × ××
l
×× × ×
×v ×
×D × × ×A × A×
通过这面积的磁感线数为： Bl v
§2 动生电动势
二、动生电动势
由电动势的定义，此种情形引起动 生电动势的非静电力是洛伦兹力。
B
a+ B
dl
e
非动由静生电电电动力动势场势E定强K为义（：：单eε位iie动正B电Ea荷b(Kv所B d受lB的) 力dl）:
fm
b
结 1、动生电动势只存在于运动的导体上，不运动的 论 导体没有动生电动势。
当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化 时，回路中就产生电流，这种现象叫电磁感 应现象，所产生的电流叫感应电流。 2）电磁感应产生的电动势叫感应电动势。
3）第一类产生的感应电动势称感生电动势 第二类产生的感应电动势称动生电动势
二、 电磁感应规律
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
感应电流的磁通量的变化。
•感应电流总是阻止磁通量的变化
三、感应电动势方向的判断
1.由电磁感应定律判断电动势方向
⑴ n ⑵
规定回路绕行方向
确定的正负。B与
右手螺旋 法线方向
n
夹角90o，0，否则0。
⑶ 确定 d 的正负。
dt
⑷
由 i
d dt
，确定
i 的正负。
εi 0 ，其方向与回路绕行
方向相同，否则相反。
产生
1831年法拉第
电流
磁场
实验
闭合回路 m 变化
电磁感应
产生
电磁感应现象从实验上回答了这个问题 感应电流
反映了物质世界对称的 美
§1 法拉第电磁感应定律
电磁感应现象 电磁感应规律
先看现象 然后归纳总结
一、电磁感应(electromagnetic induction)现象
当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化时， 回路中就产生电流，这种现象叫电磁感应现象，所 产生的电流叫感应电流。
路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势正比于 磁通量对时间变化率的负值。
i
k
dΦ dt
在国际单位制中：k = 1
法拉第电磁感应定律
式中负号表示感应电动势方向与磁通量变化的关系。
注： 若回路是 N 匝密绕线圈
-Nd-d( N )-d
dt
dt
dt
NΦ
磁通链数
二、电磁感应规律 2. 楞次定律 闭合回路中感应电流的磁场总是要反抗引起