大学物理课件12电磁感应
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大学物理电磁感应(PPT课件)
B Ek dl (v B) dl
(2) 只有一段导体在磁场中运 动，没有闭合回路
× ×
×B
++
× (3) 若 v // B ，则 v B 0 i 0 （导体没有切割磁力线） ×
此时AB是一开路电源
× × ×A
fe eE
dΦ 1. i只与 成正比，而不是与Φ或dΦ成正比。 dt 2 .设回路中电阻为R，则
1 dΦ Ii R R dt 1 dq dΦ dq R Ii dt 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：
B
i的指向是从B到A，即A点的电势比B点的高。
例17.4 在磁感应强度为B的均匀磁场中一根长为L 的导体棒OA在垂直于磁场的平面上以角速度 绕固 定轴O旋转，求导体棒上的动生电动势。 × × × 解：磁场均匀但导体棒上各处v不 × v A 相同。在距O端为l 处取一线元dl， × × l× × A dl i (v B) dl （dl 方向为O A） O
i 0
0
d 0 dt
感应电动势的方向与绕行方向相同
n
i
B
S N
i 0
d 0 dt
感应电动势的方向与绕行方向相同
n
i
B
S N
0 i 0
d 0 dt
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
B
B
I
S
v
S
I
N
N
说 明
动生电动势方向：A O O端电势高
大学物理电磁感应-PPT课件精选全文完整版
的磁场在其周围空间激发一种电场提供的。这
种电场叫感生电场（涡旋电场）
感生电场 E i
感生电场力 qEi
感生电场为非静 电性场强，故：
e E i dld dm t
Maxwell：磁场变化时，不仅在导体回路中 ，而且在其周围空间任一点激发电场，感生 电场沿任何闭合回路的线积分都满足下述关 系：
E id l d d m t d ds B td S d B t d S
线
形
状
电力线为闭合曲线
E感
dB 0 dt
电 场 的
为保守场作功与路径无关
Edl 0
为e非i 保守E 场感作d功l与路径dd有mt关
性
静电场为有源场
质
EdS
e0
q
感生电场为无源场
E感dS0
➢感生电动势的计算
方法一，由 eLE感dl
需先算E感
方法二， 由 e d
di
(有时需设计一个闭合回路)
2.感生电场的计算
Ei
dl
dm dt
L
当 E具i 有某种对称
性才有可能计算出来
例：空间均匀的磁场被限制在圆柱体内，磁感
强度方向平行柱轴，如长直螺线管内部的场。
磁场随时间变化，且设dB/dt=C >0，求圆柱
内外的感生电场。
则感生电场具有柱对称分布
Bt
此 E i 特点：同心圆环上各点大小相同，方向
磁通量 的变化
感应电流的 磁场方向
感应电流 的方向
电动势 的方向
➢ 楞次定律的另一种表述：
“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”
“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的 场
《电磁感应》课件
法拉第电磁感应定律
1 定义表述
法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起的感应电动势，公式为：ε = -dφ/dt。
2 实验验证
众多实验证明了法拉第电磁感应定律的正确性，奠定了电磁感应理论的基础。
3 应用举例
该定律的应用广泛，例如电磁感应式发电机、电磁感应式传感器等。
感应电动势
1 定义及表述
感应电动势是指由电磁感 应产生的电势差，其大小 与磁场变化速率成正比。
2 感应电动势的大小和
方向
感应电动势的大小由磁场 变化率决定，方向由法拉 第电磁感应定律确定。
3 应用举例
感应电动势的应用包括变 压器、感应加热器等。
互感和自感
1 互感的定义和公式
互感是指两个或多个线圈之间的电磁耦合现象，互感系数由线圈的结构和位置决定。
2 自感的定义和公式
自感是指线圈本身产生的电磁感应现象，与线圈中的电流和线圈自身的结构有关。
3 应用举例
互感的应用包括变压器、电感传感器等；自感的应用包括自感式传感器、LC振荡电路等。
变压器
1 变压器的定义和结构
变压器是一种利用电磁感 应原理改变交流电压和电 流的装置，由铁心和线圈 组成。
2 变压器的原理
变压器通过磁场感应，将 输入线圈的电能转移到输 出线圈上，实现电压的升 降。
3 变压器的应用
变压器广泛应用于电力系 统、电子设备以及各个行 业的电力供应。
电磁感应的应用
发电机
发电机利用电磁感应原理将 机械能转化为电能，广泛应 用于发电厂和便携式发电设 备。
电动机
电动机是利用电磁感应原理 将电能转化为机械能的装置， 广泛应用于各种设备和交通 工具。
电磁铁
电磁铁是利用电磁感应产生 的磁场，产生强大吸力的装 置，广泛应用于工业和实验 室等领域。
《大学物理下教学课件》电磁感应课件
答案与解析
2.【答案】法拉第电磁感应定律：当磁场发生变化时 ，会在导体中产生电动势。楞次定律：闭合电路中感 应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 。
1.【答案】电磁感应是指当磁场发生变化时，会在导 体中产生电动势，从而产生电流的现象。基本原理是 英国物理学家迈克尔·法拉第发现的法拉第电磁感应 定律，即变化的磁场会产生电场，从而在导体中产生 电动势。
答案与解析
5.【答案】实验步骤
将线圈连接到电流计 上。
准备一个线圈、一个 磁铁和一个电流计。
答案与解析
1
将磁铁快速插入线圈中，观察电流计的读数变化。
2
将磁铁缓慢插入线圈中，观察电流计的读数变化。
3
根据观察到的电流计读数变化，可以验证法拉第 电磁感应定律。
THANK YOU
感谢聆听
Байду номын сангаас
02
01
03
电磁感应实验装置
包括磁场线圈、导轨、滑线电刷、测量仪表等。
电源
提供稳定的直流电源或可调交流电源。
测量仪表
电流表、电压表、功率表等。
实验步骤与注意事项
实验步骤 1. 连接实验设备，确保电源连接正确，测量仪表调整至零位。
2. 打开电源，调整磁场线圈的电流，观察感应电动势的变化。
实验步骤与注意事项
《大学物理下教学课件》电磁 感应课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 电磁感应的基本原理 • 电磁感应的应用 • 实验：电磁感应现象的观察 • 习题与解答
01
引言
课程简介
课程名称
《大学物理下教学课件》
适用对象
大学物理专业学生
教学目标
通过学习电磁感应，使学生掌握电磁感应的基本原理、 定律及其应用。
大学物理电磁感应电磁场和电磁波PPT课件
③ 连接MN成一回路 常数ddt 0
NM MN NM MN2RvB
例4 已知如图 求 的大小和方向
解：
fg
① 用动生电动势公式
I
v
l2
设回路方向： e—f—g—h—e
x e l1 h
effggh he
fghe0
ef hg (v B )d l(v B )d l
作匀速转动. 求线
圈中的感应电动势.
N
enO
'
B
iR
O
已知 S, N,, 求 .
解 设 t 0 时,
en与
B同向
,
则
t
N
N NB co S ts
enO
'
B
dNBSsint
dt
ω
令 mNBS
则 msint
O
iR
msint
金属块
发接 生高 器频
抽真空 金 属 电 极
阻
尼 摆N
S
涡电流加热金属电极
＊12-3 自感和互感
自感现象
L
R
通过线圈的电流变化
时，线圈自身会产生感应 现象.
一 自感电动势 自感 穿过闭合电流回路的磁通量
ΦLI
（1）自感 LΦI
若线圈有 N 匝，
IB
磁通匝数 N Φ自感 L I
一 电磁感应现象 磁铁相对线圈运动
通电线圈相对线圈 运动
磁场中运动的导体所产生的感应现象
二 电磁感应定律
电流通断时所产生的
当穿过闭合回路所围 感应现象
面积的磁通量发生变化时，
回路中会产生感应电动势，
大学物理-第12章--电磁感应
∴取以 r 为半径的圆周为绕行回路L ，绕行方向为逆时针,面元法线如图。
× × × ×
× ×××
r n ×L × × × ×
× × ××× × R
×××××
×
B
×× ×× ×× ××
当r < R
时： L E感 dl
S
B
dS
t
等式左边 L E感 dl L E感dl cos 00
× × × ×
导线内每个自由电子
受到的洛仑兹力为：
fm e(v B)
非静电力
?++ + ++
B
v
fm
在导线内部产生的静电场方向
ab
E
a
++ + ++
电子 受的静电力
fe
fe eE
平衡时： fe fm
此时电荷积累停止，
fm
ab 两端形成稳定的电势差。 b
★ 洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因.
B
v
2、动生电动势的表达式
S 1 hL 2
磁通
m
1 hLB 2
B
t
0
o B h
C D
i
dm dt
1 hL dB 1 hL B 2 dt 2 t
L
讨论 只有CD导体存在时，
电动势的方向由C指向D
加圆弧连成闭合回路，
由楞次定理知：感生电流的
方向是逆时针方向……..
1 B hL
1 2 t
B SOCD t
？
铁芯
磁场 B
线圈
电 子束
环形 真空室
五、感生电场计算举例
例 12-5. 半径为R的长直螺线管内的磁场，以dB/dt 速
× × × ×
× ×××
r n ×L × × × ×
× × ××× × R
×××××
×
B
×× ×× ×× ××
当r < R
时： L E感 dl
S
B
dS
t
等式左边 L E感 dl L E感dl cos 00
× × × ×
导线内每个自由电子
受到的洛仑兹力为：
fm e(v B)
非静电力
?++ + ++
B
v
fm
在导线内部产生的静电场方向
ab
E
a
++ + ++
电子 受的静电力
fe
fe eE
平衡时： fe fm
此时电荷积累停止，
fm
ab 两端形成稳定的电势差。 b
★ 洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因.
B
v
2、动生电动势的表达式
S 1 hL 2
磁通
m
1 hLB 2
B
t
0
o B h
C D
i
dm dt
1 hL dB 1 hL B 2 dt 2 t
L
讨论 只有CD导体存在时，
电动势的方向由C指向D
加圆弧连成闭合回路，
由楞次定理知：感生电流的
方向是逆时针方向……..
1 B hL
1 2 t
B SOCD t
？
铁芯
磁场 B
线圈
电 子束
环形 真空室
五、感生电场计算举例
例 12-5. 半径为R的长直螺线管内的磁场，以dB/dt 速
大学物理课件-电磁感应定律
× ××××
i
dm dt
12t 7
× ××××
× ×××× R
× ×××× × ××××
t =2s時， εi =31 V
由於磁通量隨時間的增加而增大，由楞次定律可知，電流 方向為逆時針方向，所以電流通過電阻時的方向為從下向上。
1
例2 無限長直導線電流I＝I0sint，求如圖矩形線圈內的感應電
安培力 dF Idl B
若給一初速度，由受力分析 知，導體棒受安培力與速度 反向，速度越來越小，機械 能轉換成電能、熱能等其他 形式能量，符合能量守恆定 律！
1
×B
×
×
×××Fm×××
× × ×
× × ×
×
× ×v
× × × ×I i × ×
××××××
機械能
焦耳熱
要維持滑杆運動必須外加一力，此過程為外力克服安培 力做功轉化為焦耳熱.
1
三 法拉第電磁感應定律
不論何種原因，當穿過閉 合回路所圍面積的磁通量發 生變化時，回路中會產生感 應電動勢，且感應電動勢正 比於磁通量對時間變化率的 負值。
i
k
dΦm dt
負號表示方向
國際單位制 ε i
Φ
伏特
韋伯 k 1
1
說明：
(1) “-”表示εi的方向，是楞次定律的數學表述。
B实 n
ΦN
)
d dt
Φ Φi
ψ NΦ
εi
N
dΦ dt
Ψ Φ1 Φ2 ΦN 稱為線圈的磁鏈
1
例1 如圖，磁場方向與線圈平面垂直，且穿入紙面向內，設通
過線圈回路的磁通量隨時間的變化關係為Φ=6t2+7t+1。
大学物理电磁感应课件
(v B) dl
L
例 电流为I的长直载流导线 近旁有一与之共面的导体ab， 长为l.设导体的a端与长导线 相距为d，ab延长线与长导线 的夹角为θ，如图10.7所示.导 体ab以匀速度 v沿电流方向平 移.试求ab上的感应电动势. 解
图10.7
0 I 则该处磁场方向垂直向里，大小为 B .v×B的 2 r dr 方向与dl方向之间夹角为 ，且 dl . 2 sin
11.4.1 自感应
1、自感现象 通电线圈由于自 身电流的变化而引起 本线圈所围面积里磁 通的变化，并在回路 中激起感应电动势的 现象，叫自感现象。
L
ii
2、自感系数 一个密绕的N匝线圈，每一匝可近似看成一条闭合 曲线,线圈中电流激发的穿过每匝的磁通近似相等， 叫自感磁通，记作Φ自
B
I
则通过N匝线圈的磁通为
不论何种原因使通过回路面积的磁通量发 生变化时，回路中产生的感应电动势的大小 与磁通量对时间的变化率成正比。即
d K dt
①在SI制中 K=1
d d N dt dt
②式中的负号是楞次定律的数学表示
③若为N 匝线圈，则
式中 N 称作磁通匝链数，简称磁链。
(3）磁通计
m
对于铁磁质，除了与上述原因有关外，L 还与回路 中的电流有关.就是说，L 基本上反映的是自感线圈 自身性质的物理量。 （２)回路中的自感系数 等于回路中的电流为一个单位时，通过这个回路 所围面积的磁通(磁通链)
自 L I
（３)在(SI)制中，L的单位 亨利(H)，1亨利=1韦伯/1安培
3、自感电动势的计算
它的电力线是闭合的，即 Er dl 0 .涡旋电场不 L 是保守场，而在回路中产生感生电动势的非静电力 正是这一涡旋电场力，即
大学物理课件电磁感应
电磁感应的应用
发电机
利用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
变压器
通过电磁感应变换交流电压或电流大小的设备。
感应炉
利用电磁感应产生的感应电流进行加热或熔化金属。
感应电流和感应电动势的定的关系，感应电动势是产生感应电流的驱动力。
自感和互感
自感是指导体中的电流变化所产生的感应电动势，互感是指两个或者多个线 圈之间电流变化所产生的感应电动势。
电磁感应的实验
楞次定律实验
通过观察磁感线、导体和电流的相 互关系，验证电磁感应的规律。
法拉第电磁感应定律实验
利用变化的磁场和线圈，观察感应 电流的产生。
变压器实验
通过改变线圈的匝数和电流大小， 研究变压器的工作原理。
电磁感应的问题与解答
1 为什么变压器能改变电压？
变压器利用互感作用，通过改变线圈的匝数比例，实现对电压的改变。
2 如何提高感应电流的大小？
增大磁通量变化率、增加导体长度、减小导体电阻等方法都可以提高感应电流的大小。
3 为什么感应电流会引起感应电动势？
根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，会引起感应电动势，使感应 电流产生。
大学物理课件电磁感应
本课件将介绍电磁感应的概念、法拉第电磁感应定律、电磁感应的应用、感 应电流和感应电动势的关系、自感和互感、电磁感应的实验，以及电磁感应 的一些常见问题与解答。
电磁感应的概念
电磁感应是指当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电流或感 应电动势的现象。
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律表明，当导体中的磁通量发生变化时，感应电动势的大 小与磁通量的变化率成正比。
中国矿业大学(北京)《大学物理》课件 第12章 电磁感应与电磁场
R2
1 2
B(
R12
R22 )
B
. .i b
边缘的电势高 于转轴的电势。
27
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
例4 金属杆以速度 v→ 平行于长直导线移动。 求: 杆中的感应电流多大?
哪端电势高？
解: 建立如图的坐标系, 取积 分元 dx , 由安培环路定理知
v→ dx
在dx 处的磁感应强度为
判定 Ek的方向
B B 0
B
t
Ev
Ev
B 0
t
注意是Ev与
B
/
BS 0nIS
30
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
若螺线管内的电流发生变化
l 中产生感生电动势
i
dΦ dt
0nS
dI dt
dI
G I dt
dI I
dt
B
S
l
若闭合线圈 l 的电阻为R, 感应电流
I i
R
31
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
问题:
线圈 l 中的自由电荷是在什么力的驱动下运动？ 不是电场力：
一、动生电动势
平动衡生EF时电kim动FFOmO(势PmPe(eE的v)kv非FvedB静lBB)电 edEl场k 来源×××××i：FF洛em×××××L伦P(+O-v-+兹- ×××××力Bv)×××××dBl
L
设杆长为L, 则 i 0 vBdl vBL
i方向?
22
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
第12章 电磁感应与电磁场
建于波多黎各的直径达305 m的射电望远镜
1 2
B(
R12
R22 )
B
. .i b
边缘的电势高 于转轴的电势。
27
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
例4 金属杆以速度 v→ 平行于长直导线移动。 求: 杆中的感应电流多大?
哪端电势高？
解: 建立如图的坐标系, 取积 分元 dx , 由安培环路定理知
v→ dx
在dx 处的磁感应强度为
判定 Ek的方向
B B 0
B
t
Ev
Ev
B 0
t
注意是Ev与
B
/
BS 0nIS
30
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
若螺线管内的电流发生变化
l 中产生感生电动势
i
dΦ dt
0nS
dI dt
dI
G I dt
dI I
dt
B
S
l
若闭合线圈 l 的电阻为R, 感应电流
I i
R
31
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
问题:
线圈 l 中的自由电荷是在什么力的驱动下运动？ 不是电场力：
一、动生电动势
平动衡生EF时电kim动FFOmO(势PmPe(eE的v)kv非FvedB静lBB)电 edEl场k 来源×××××i：FF洛em×××××L伦P(+O-v-+兹- ×××××力Bv)×××××dBl
L
设杆长为L, 则 i 0 vBdl vBL
i方向?
22
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
第12章 电磁感应与电磁场
建于波多黎各的直径达305 m的射电望远镜
第十二章电磁感应PPT课件
例：有一半径为r的均匀刚性导体圆环，其总电阻为R,处于磁
感应强度为B的匀磁场中以匀角速度ω绕通过中心并处于
圆面内的轴线旋转，该轴线垂直于B。试求当圆环平面转
至于B平行的瞬间:
⑴ ab和 ac （其中a点是圆环与转轴的交点，ac是四分之
一圆周，b是ac的中点）
a
⑵ 比较此时a和c两点的电势。
B
解 ：（2）
电磁感应
§12-1 电磁感应及其基本定律
一、电磁感应现象 1、磁场相对线圈或导体回路改变大小和方向引起的； 2、线圈或导体回路相对于磁场改变面积和取向所引起的；
综合两方面：只要穿过导体回路的磁通量发生变化， 该导体回路就会产生电流
I d (B S ) d / dt
电流：感应电流
电动势：感应电动势
解：（1）令原线圈中电流 I1 I1(t)
B
0 nI1
0
N1 l
I1
副线圈 2 N2BS
2
N20
N1 l
I1
N1 N2
M 2 0 N1N2S
I1
l
（2） 1
N1BS
N1
0 N1
l
I1S
L1
1 I1
S 0 N12
l
同样有
L2
S0
N
2 2
l
M
L1L 2
无漏磁
一般情况
k:耦合系数
例3、有两个无限长同轴的圆筒状的导体组成电缆，内外
导体中每个自由电子受到的洛伦茨力为 f ev B ，该力
为提供动生电动势的非静电力
a
D f / (e) v B D (v B) dl x x
_
注:①动生电动势不要求构成闭合回路;
大学物理第12章 电磁感应和麦克斯韦电磁理论
计算
m
i >0，说明 i 与回路假设的绕行方向相同 i <0，说明 i 与回路假设的绕行方向相反
22
[例1] 一螺绕环，截面积S=210-3m2，单位长度上匝数
n＝5000匝/m。在环上有一匝数N＝5的线圈M，电阻
R=2，如图。调节可变电阻使通过螺绕环的电流I 每 秒降低20A。求(1)线圈M 中产生的感应电动势 i和感 应电流Ii；(2)求2秒内通过线圈M 的感应电量qi 。
2. 导体不动，磁场随时间变化 感应电动势 动生电动势
感生电动势
产生原因、 规律不相同 都遵从电磁感应定律
27
1. 动生电动势
动生电动势是由于导 体或导体回路在恒定磁场 中运动而产生的电动势。
典型装置 导线 ab在磁场中运动电 动势怎么计算？
a
v
l
中学：单位时间内切割磁感应线的条数
磁棒插入线圈回路时，线圈中感应电流 产生的磁场阻碍磁棒插入，若继续插入则须 克服磁场力作功。感应电流所释放出焦耳热，
S
N
v
是插入磁棒的机械能转化来的。
ε
20
楞次定律是能量 守恒定律的一种表现.
+ B
+
+ +
+ +
+ +
+ + + + + + + +
+ + + + + +
+ Fm +
机械能
M
23
解:(1)由安培环路定律
B 0 nI
通过线圈M的全磁通
大学物理课件12电磁感应
ε = − dΦ
dt
单位:1V=1Wb/s
负号表示感应电动势
n
总是反抗磁通的变化 Φ > 0
B
2、电动势方向:
2016-5-16
L
ΔΦ > 0,ε < 0
ε 与 L 反向
算出感应电动 势大小，然后 用楞次定律判 定感应电流的 方向，再判断 电动势方向。
16
第 12 章 电磁感应
为了方便起见，通常以回路原磁感应线方向为基准，使右 手拇指指向原磁感应方向，四指的回绕方向取作回路的绕 行正方向，按照右螺旋法则，大拇指的指向即为相应的回 路所围曲面的正法线方向。
•感应电动势：由于磁通量的变化而产生的电动势叫感应电
2016-5动-16 势。
6
§12第.1.122 章电电源磁感电应动势
一一、、电电源源
电源内部电流从负极板到正极板叫内电路
1、电源
电源外部电流从正极板到负极板叫外电路
在导体中有稳恒电流流动就不能单靠静
电力，必须有非静电力把正电荷从负极 板搬到正极板才能在导体两端维持有稳 恒的电势差。这种能够提供非静电力的 装置叫作电源。电源的作用是把其它形 式的能量转变为电能。
•电动势的单位为伏特。
•电源内部也有电阻，称为内阻。
•电源两极之间的电势差称为路端电压，与电源的电动势是不
2016-5-16同的。
9
第 12 章 电磁感应 电源：将其他形式的能转化为电能的装置。
2016-5-16
10
第 12 章 电磁感应
2016-5-16
11
第 12 章 电磁感应
§§1122..11..33 楞楞次次定定律律
23
例12.2 一根长度为第L的1铜2 棒章，电在磁磁感感应应强度为B 的均匀的磁场
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2、电源的种类
ε 电解电池、蓄电池——化学能→电能
光电池 ——光能 →电能
+–
静电力欲使正电荷 从高电位到低电位。 非静电力欲使正电 荷从低电位到高电 位。
发电机 ——机械能→电能 3、电源的表示法
+–
电势高的地方为正极，电势低的地方
为负极。
2016-5-16
7
二二、、电电动动势势 第 12 章 电磁感应
楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）
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。
•感应电动势：由于磁通量的变化而产生的电动势叫感应电
2016-5动-16 势。
6
§12第.1.122 章电电源磁感电应动势
一一、、电电源源
电源内部电流从负极板到正极板叫内电路
1、电源
电源外部电流从正极板到负极板叫外电路
在导体中有稳恒电流流动就不能单靠静
电力，必须有非静电力把正电荷从负极 板搬到正极板才能在导体两端维持有稳 恒的电势差。这种能够提供非静电力的 装置叫作电源。电源的作用是把其它形 式的能量转变为电能。
S
×× ×
N
× B×S × I ×× ×
问题：将磁铁插入非金属环中，环内
S
有无感生电动势？有无感应电流？环
内将发生何种现象
N
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。
1、引入
为了表述不同电源转化能量的能力， 引入了电源电动势这一物理量。
2、定义
把单位正电荷绕闭合回路一周时，电源非 静电力做的功定义为电源的电动势。
+–
ε =W
q
= ∫ Ek ⋅ dl
单位：焦耳/库仑=（伏特）
EK
=
FK q
非常类似于水泵抽 水。观看录像。
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3、计算
第 12 章 电磁感应
第 12 章 电磁感应
本课时教学基本要求
1、理解产生感应电动势的条件及实验事实； 2、掌握法拉第电磁感应定律及楞次定律； 3、理解产生动生电动势和感生电动势的非静电 力； 4、熟练掌握计算动生电动势和感生电动势的两种 方法；
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第 12 章 电磁感应
法拉第(Michael Faraday 1791—1867)
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
×V
I
×× ×
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第 12 章 电磁感应
2、应用：判断感应电动势的方向
相互转变以及机械能和电能相互转变的方
法，成为现代发电机、电动 机、变压器
技术的基础。
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第 12 章 电磁感应
§12.1 电磁感应的基本定律
一一、、电电磁磁感感应应现现象象
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 判断感应电流方向的法则 •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。
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
•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。
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。
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第 12 章 电磁感应
•电动势的单位为伏特。
•电源内部也有电阻，称为内阻。
•电源两极之间的电势差称为路端电压，与电源的电动势是不
2016-5-16同的。
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第 12 章 电磁感应 电源：将其他形式的能转化为电能的装置。
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第 12 章 电磁感应
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第 12 章 电磁感应
§§1122..11..33 楞楞次次定定律律
如果电源外部没有非静电力，所以可 电源电动势的大小等
写为：
∫ ε =
+
E − (内） k ⋅ dl
于把单位正电荷从负 极经电源内部移到正 极时非静电力所作的
4、说明：
功。
•电动势是标量，但有方向；其方向为电源内部电势升高的方
向，即从负极经电源内部到正极的方向为电动势的方向。
•电动势的大小只取决于电源本身的性质，而与外电路无关。
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。
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2
第 12 章 电磁感应
• 1820 年奥斯特发现电流的磁效应之后， 法拉第于 1821 年提出“由磁产生电”的大 胆设想，并开始了艰苦的探索。
• 1821 年 9 月他发现通电的导线能绕磁铁 旋转以及磁体绕载流 导体的运动，第一
次实现了电磁运动向机械运动的转换，从 而建立了电动机的实验室模型。
• 接着经过无数次实验的失败，终于在 1831 年发现了电磁感应定律。这一划时 代的伟大发现， 使人类掌握了电磁运动
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4
第 12 章 电磁感应 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
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G
与有无磁介质 速度、电源极 性有关
G
与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无磁介质、 开关速度、电 源极性有关
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× × 第×12 章 电磁感应
× 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。
ε 电解电池、蓄电池——化学能→电能
光电池 ——光能 →电能
+–
静电力欲使正电荷 从高电位到低电位。 非静电力欲使正电 荷从低电位到高电 位。
发电机 ——机械能→电能 3、电源的表示法
+–
电势高的地方为正极，电势低的地方
为负极。
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二二、、电电动动势势 第 12 章 电磁感应
楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）
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。
•感应电动势：由于磁通量的变化而产生的电动势叫感应电
2016-5动-16 势。
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§12第.1.122 章电电源磁感电应动势
一一、、电电源源
电源内部电流从负极板到正极板叫内电路
1、电源
电源外部电流从正极板到负极板叫外电路
在导体中有稳恒电流流动就不能单靠静
电力，必须有非静电力把正电荷从负极 板搬到正极板才能在导体两端维持有稳 恒的电势差。这种能够提供非静电力的 装置叫作电源。电源的作用是把其它形 式的能量转变为电能。
S
×× ×
N
× B×S × I ×× ×
问题：将磁铁插入非金属环中，环内
S
有无感生电动势？有无感应电流？环
内将发生何种现象
N
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。
1、引入
为了表述不同电源转化能量的能力， 引入了电源电动势这一物理量。
2、定义
把单位正电荷绕闭合回路一周时，电源非 静电力做的功定义为电源的电动势。
+–
ε =W
q
= ∫ Ek ⋅ dl
单位：焦耳/库仑=（伏特）
EK
=
FK q
非常类似于水泵抽 水。观看录像。
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3、计算
第 12 章 电磁感应
第 12 章 电磁感应
本课时教学基本要求
1、理解产生感应电动势的条件及实验事实； 2、掌握法拉第电磁感应定律及楞次定律； 3、理解产生动生电动势和感生电动势的非静电 力； 4、熟练掌握计算动生电动势和感生电动势的两种 方法；
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第 12 章 电磁感应
法拉第(Michael Faraday 1791—1867)
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
×V
I
×× ×
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第 12 章 电磁感应
2、应用：判断感应电动势的方向
相互转变以及机械能和电能相互转变的方
法，成为现代发电机、电动 机、变压器
技术的基础。
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第 12 章 电磁感应
§12.1 电磁感应的基本定律
一一、、电电磁磁感感应应现现象象
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 判断感应电流方向的法则 •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。
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
•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。
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。
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第 12 章 电磁感应
•电动势的单位为伏特。
•电源内部也有电阻，称为内阻。
•电源两极之间的电势差称为路端电压，与电源的电动势是不
2016-5-16同的。
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第 12 章 电磁感应 电源：将其他形式的能转化为电能的装置。
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第 12 章 电磁感应
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第 12 章 电磁感应
§§1122..11..33 楞楞次次定定律律
如果电源外部没有非静电力，所以可 电源电动势的大小等
写为：
∫ ε =
+
E − (内） k ⋅ dl
于把单位正电荷从负 极经电源内部移到正 极时非静电力所作的
4、说明：
功。
•电动势是标量，但有方向；其方向为电源内部电势升高的方
向，即从负极经电源内部到正极的方向为电动势的方向。
•电动势的大小只取决于电源本身的性质，而与外电路无关。
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。
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第 12 章 电磁感应
• 1820 年奥斯特发现电流的磁效应之后， 法拉第于 1821 年提出“由磁产生电”的大 胆设想，并开始了艰苦的探索。
• 1821 年 9 月他发现通电的导线能绕磁铁 旋转以及磁体绕载流 导体的运动，第一
次实现了电磁运动向机械运动的转换，从 而建立了电动机的实验室模型。
• 接着经过无数次实验的失败，终于在 1831 年发现了电磁感应定律。这一划时 代的伟大发现， 使人类掌握了电磁运动
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第 12 章 电磁感应 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
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G
与有无磁介质 速度、电源极 性有关
G
与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无磁介质、 开关速度、电 源极性有关
5
× × 第×12 章 电磁感应
× B×S ×
B
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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。