电磁感应_PPT课件

《电工技术基础与技能》演示文稿
6.2 感应电流的方向
一、右手定则
二、楞次定律
三、右手定则与楞次定律的一致性
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工割磁感线运动时，所产生的感应 电流方向可用右手定则来判断。
(3)由于 ab 中产生了感应电流，电流在磁场中将受到安培力 的作用。用左手定则可判断出 ab 所受安培力方向向左，与速度 方向相反，因此，若要保证 ab 以速度 v 匀速向右运动，必须施 加一个与安培力大小相等方向相反的外力。所以，外力大小
F BIl 0.1 0.4 0.4N 0.016 N
3．感应电动势与电路是否闭合无关
感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发
生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。
若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若电路是断开的， 则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
小与磁感应强度 B、导线长度 l、导线运动速度 v 以及导线运 动方向与磁感线方向之间夹角的正弦 sin 成正比。 用右手定则可判断 ab 上感应电流的方向。 若电路闭合，且电阻为 R，则电路中的电流
E I R
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的变化， 即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此，要想保持它们的相对运 动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功将其他形式的能 转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产生的。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
解: (1)线圈中的感应电动势 E Blv 0.1 0.4 5V 0.2V (2)线圈中的感应电流 E 0.2 I A 0.4 A R 0.5 由右手定则可判断出感应电流方向为 abcd 。
行，不切割磁感线； v 2 = v sin 与 B 垂直，切割磁感线。
图 6-2
B 与 v 不垂直时的感应电动势
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
如图 6-1 所示，abcd 是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面和磁场垂直，ab 边可以在线圈平面 上自由滑动。设 ab 长为 l，匀速滑动的速度为 v，在 t 时间内， 由位置 ab 滑动到 ab ，利用电磁感应定律，ab 中产生的感应电 动势大小
1．电路中感应电流的方向可用右手定则和楞次定律来判断。 楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。感应电动势的方向 与感应电流的方向相同，也用右手定则和楞次定律判断。 2．感应电动势的大小可用法拉第电磁感应定律来计算。
EN t t
对于在磁场中切割磁感线运动的导体，可用下式计算 E = Bl v2 = Bl v sin
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
【例6-2】在一个 B = 0.01 T 的匀强磁场里，放一个面积为 0.001 m2 的线圈，线圈匝数为 500 匝。在 0.1 s 内，把线圈平面 从与磁感线平行的位置转过 90°，变成与磁感线垂直，求这 个过程中感应电动势的平均值。 解： 在0.1 s 时间内，穿过线圈平面的磁通变化量
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
2．判断步骤
B 愣次定律感 应 电 流 磁 场 2方 向 安培定则 原 磁 通 变 化增 加 或 减 少 ( ) (与B1相 同 或 相 反 ) 感应电流方向 原 磁 场 1方 向 B
3．楞次定律符合能量守恒定律
2．感应电动势的方向
在电源内部，电流从电源负极流向电源正极，电动势的方向 也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向与感应电流的方向 一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。 注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
BS Blvt E Blv t t t
即
E Blv
图 6-1 导线切割磁感线产生的感应电动势
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
因此，导线中产生的感应电动势
E B l v2 B l v sin 上式表明，在磁场中，运动导线产生的感应电动势的大
《电工技术基础与技能》演示文稿
二、电磁感应定律
1．电磁感应定律
大量的实验表明： 单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变 化率 / t成正比，即 E
t
对于N 匝线圈，有
EN
N 2 N 1 t t
式中N 表示线圈匝数与磁通的乘积，称为磁链，用 表示。 即 = N E 于是 t
2 1 BS 0 0.01 0.001Wb 1 105 Wb
感应电动势
1 105 EN 500 V 0.05 V t 0.1
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿 小结
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
电磁感应定律
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
教学重点
1．理解感应电动势的概念，掌握电磁感应定律及有关的计算。
教学难点
1．用楞次定律判断感应电流和感应电动势方向。 2．自感现象及有关计算。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内， 让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指即为感应 电流的方向。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
1．楞次定律
当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流 的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍 原磁通的增加； 当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流 的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍 原磁通的减少。 因此，得出结论： 当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场， 总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律的内容。 根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后根据安培定则， 即可判断出线圈中的感应电流方向。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
上式适用于 v l v B 的情况。 如图 6-2 所示，设速度 v 和磁场 B 之间有一夹角 。将速
度 v 分解为两个互相垂直的分量 v 1、 v 2， v 1 = v cos 与 B 平
外力方向向右。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
(4) 外力做功的功率
P Fv 0.016 5W 0.08 W
(5) 感应电流的功率
P' EI 0.2 0.4W 0.08 W
可以看到，P = P，这正是能量守恒定律所要求的。
《电工技术基础与技能》演示文稿
【例6-7】在图 6-7中，设匀强磁场的磁感应强度 B 为 0.1 T，切割磁感线的导线长度l 为 40 cm，向右运动的速 度 v 为 5 m/s，整个线框的电阻 R为 0.5 ，求： (1)感应电动势的大小； (2)感应电流的大小和方向； (3)使导线向右匀速运动所需的外力; (4)外力做功的功率； (5)感应电流的功率。
电磁感应定律
一、感应电动势 二、电磁感应定律 三、说明
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press
《电工技术基础与技能》演示文稿
一、感应电动势
1．感应电动势
电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路 中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电 动势。产生感应电动势的那部分导体，就相当于电源，如在磁 场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。
三、说明
1．利用公式 E B l v 计算感应电动势时，若 v 为平均速度， 则计算结果为平均感应电动势；若 v 为瞬时速度，则计算结果为 瞬时感应电动势。
2．利用公式 E 计算出的结果为 t 时间内感应电动势 t 的平均值。
高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press