东北大学大学物理课件第九章 电磁感应共71页

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【高等教育】大学物理电磁感应课件

【高等教育】大学物理电磁感应课件
dt
?
2. 通过回路的电量大小:q
m
R
3. 感应电动势可分为:动生电动势和感生电动势。
(请看录像 )
Chapte作r 1者2:杨电茂田磁 感 应
2 动生电动势
Chapte作r 1者2:杨电茂田磁 感 应
一、动生电动势
非静电力:洛沦兹力 fv
fv qv B
非静电力场强:
Ek
fv q
vB
三、两种形式的感应电动势
()
电源电动势: Ei Ek dl ()
动生电动势:磁场不变,导体位置或回
感应电动势
路形状发生变化。
感生电动势: 磁场变化,导体位置或回
路形状不变。
Chapte作r 1者2:杨电茂田磁 感 应
1.
法拉第电磁感应定律:Ei
dm
dt
规定回路正绕向
m (t) ?
Ei
dm
课堂练习 如图,无限长载流直导线与正方形导线框共面 且相对位置不变,导线中电流以恒定速率J0增长,已知a、 b,求导线框内的感应电动势。
提示 穿过导线框的磁通量:
m
B dS
0 Ia 2
ln(1
a b
)
S
Ei
dm
dt
dI dt
J0
答案:
Ei
0aJ 0 2
ln(
a
a
b)
I(t)
Fe Ei v fv B
()
()
Ei Ek dl (v B) dl
()
()
Chapte作r 1者2:杨电茂田磁 感 应

可以证明:Ei
() (v B)dl
d
dt
,只不过此处

大学物理电磁感应-PPT课件精选全文完整版

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


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

静电场为有源场

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

大学物理电磁感应课件

大学物理电磁感应课件

通过线圈的磁通链数为
2b N 0I adx N 0Ia ln 2b
b 2 x
2 b
所以,线圈与长导线的互感为
M N 0a ln 2 I 2
图(b)中,直导线两边的磁感应强度方向相反且以导 线为轴对称分布,通过矩形线圈的磁通链为零,所 以M=o.这是消除互感的方法之一.
两个有互感耦合的线圈串联后等效于一个自感线圈, 但其等效自感系数不等于原来两线圈的自感系数之 和.见图10.14,其中图10.14(a)的联接方式叫顺接, 其联接后的等效自感L为
“电磁惯性”。
4、自感的利弊 自感现象在电工、电子技术中有广泛的应用。如日 光灯镇流器,自感与电容组成的谐振电路和滤波器等。
但过大的自感电动势也是造成回路短路的原因。 *计算自感系数的步骤 ①先求自感线圈中的B值;
②再求通过 1 匝线圈的m 及 N 匝的 m ; ③最后由定义求 L m I 。
11.4.2 互感应
身电流的变化而引起
L
本线圈所围面积里磁 通的变化,并在回路
ii
中激起感应电动势的
现象,叫自感现象。
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
自 N 自
式中称之为磁链
(1)L的引入
设回路中电流为I,如果回路的几何形状及大小不变, 且回路中又无铁磁物质,则实验表明穿过该回路的
如图10.12,两个邻近的线圈(1)和线圈(2)分别通有电 流I1和I2.当其中一个线圈的电流发生变化时,在另一 个线圈中会产生感生电动势.这种因两个载流线圈中 的电流变化而相互在对方线圈中激起感应电动势的 现象叫互感应现象.

大学物理课件 电磁感应

大学物理课件 电磁感应

. B. . .
OA
1 2
BL21
OB
1 2
BL22
AB
OB
OA
1 2
B(
L22
L21 )
例4. 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切 割磁力线运动。求:动生电动势。
解: 方法一
d ( B) dl
I
B
0I sin 900 dl cos1800 2l
l
dl
0I dl 2l
方向:由楞次定律可知为顺时针方向 abc d
8 - 2 动生电动势和感生电动势
一、动生电动势
m B dS B dS cos
S
S
磁场不变,由于导体在磁场中运动而
使回路面积或面积取向发生变化而产生
的感应电动势。
. . . . . v.t . . . .B . . . . . . . . . . . . . . . l. . v. . . ...............
C
D
ab
0I 2
aa b
dl l
方向 D C
0I ln a b
2
b
方法二: 作辅助线,形成闭合回路CDEF
m B • dS BdS
S
S
0 Ir ln a b
2
a
I
方向 D C
X
i
d m dtCFra bibliotekD( 0 I ln a b ) dr a
b
2 a dt
0 I ln a b
电流
产生 磁场
电磁感应
实验 1831年法拉第
产生
闭合回路 m 变化
感应电流
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.

《大学物理下教学课件》电磁感应课件

《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

CONTENCT

• 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

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
,

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

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,

物理版课件第九章电磁感应第2讲

物理版课件第九章电磁感应第2讲

达到稳定值经历的时间大于t0
√C.若线圈中插入铁芯,上述过程中电路达到
图8
稳定时电流值仍为I
D.若将线圈匝数加倍,上述过程中电路达到稳定时电流值仍为I
变式3 (2018·南京市三模)如图9所示,电源电动势为E,其内阻r不可忽略,L1、 L2是完全相同的灯泡,线圈L的直流电阻不计,电容器的电容为C.下列说法正确 的是
2.说明 (1)当 ΔΦ 仅由 B 的变化引起时,则 E=nΔΔBt·S;当 ΔΦ 仅由 S 的变化引起时,则 E=nBΔ·ΔtS;当 ΔΦ 由 B、S 的变化同时引起时,则 E=nB2S2-ΔtB1S1≠nΔBΔ·tΔS. (2)磁通量的变化率ΔΔΦt 是 Φ-t 图象上某点切线的斜率.
例1 (2018·常州市一模)如图2甲所示,单匝正方形线框abcd的电阻R=0.5 Ω,边长 L=20 cm,匀强磁场垂直于线框平面,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所 示.求:
运动时,则下列说法正确的是
A.金属棒a、b两端点间的电势差为0.2 V
√B.水平拉金属棒的力的大小为0.02 N
√C.金属棒a、b两端点间的电势差为0.32 V
D.回路中的发热功率为0.06 W
图6
变式2 (多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边
长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界
D.环中产生的感应电动势大小为2 V
图11
12345
2.(2018·东台创新学校月考)一单匝矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场
方向垂直.先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原
来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s时间内,再将线框的面积

大物课件11电磁感应

大物课件11电磁感应

----变化的磁场产生电场
(1)S面是L环路包围的任意曲面
(2)S正方向与L环绕方向成右手螺旋法则
讨论:(1)静电场与感生电场
静止电荷产生的静电场: 电场线起始于
正电荷,终止于负电荷,环流为零
1
E dS q
S静
0
L E静 dl 0 ----保守力场
变化的磁场产生的感生电场: 电场线闭
2
d 21 dt
d 21 dI1
dI1 dt
M 21
方法二:
(1) 约定 与线圈平面法线满足右手螺旋
(2) 先任意假定 的正方向,判断法线方
向,尽可能让法线与B方向一致
(3)判断的正负, 0
(4)判断 d
d
的正负,
0
n
dt
dt
(5)根据 d 判断 的正负
dt
(6)若正,则与假定一致
N
若负,则与假定相反
讨论:
(1) 闭合回路电阻为R时有
x l1
2 x
d dr c
r
线框中的感应电动势为
i
d dt
0 Il1l2 2x(x l2 )
dx dt
0Il1l2v
I a l2 b
2x(x l2 )
由楞次定律知i 的方向为 l1
顺时针方向
dc
动生、感生电动势
一、 电动势的表达式
d
i
dt
二、 电动势对应的非静电力? 正极
负极 Ene dl
R
,r
A
BA
BA
B
U AB Ir
IR Ir
U AB Ir
U AB
感应电流对应的电动势?
二、法拉弟电磁感应定律

大学物理电磁感应(PPT课件)

大学物理电磁感应(PPT课件)
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
-N d - d(N) - d
dt
dt
dt

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
L A O B
εi
d
dt
1 BL2 dθ 1 BL2ω
2
dt 2
<
0
动生电动势方向:A O O端电势高
例17.5 在空间均匀的磁场B Bz中,长为L的导
线ab绕z轴以 匀速旋转,导线ab与z轴夹角为
求:导线ab中的电动势。
解:建坐标,在坐标l 处取dl
B
该段导线运动速度垂直纸面向内

1 R (Φ1
Φ2 )
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 ×
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。
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:
ABBA vl

大学物理第9章

大学物理第9章

)时,
一、动生电动势
i ( v B ) d l vB dl sin 1 cos 2



4.动生电动势计算方法及举例
① 确定导体处磁场 B 和dl 的方向;
②确定 v 和 B 的夹角1;
③确定 v×B 的与 dl 的夹角 2;
④分割导体元dl,求导体元上的电动势d i



v o
ω


i



B

由楞次定律可判断动生电动势的方向沿导体棒指向O。
• 27 •
与用动生电动势的方法计算的结果相同。
例2:(补充) 在通有电流 I 的无限长载流直导线旁,距 a 垂直放置一长为 L 以速度v 向上运动的导体棒,求导体 棒中的动生电动势。
解1:由动生电动势定义计算 由于在导体棒处的磁感 应强度分布是非均匀的,导 体上各导体元产生的动生电 动势也是不一样的,分割导 体元 dx 。 导体元处的磁场 B 为:
B
v
I o a x dx L B x
0I
2 x
v和B的夹角 1 / 2 v×B的与dx的夹角 • 28 •
v×B的方向沿-x。

一、动生电动势
i ( v B ) d l
vB dl sin 1 cos 2



B 的夹角; 2 为 v×B 与 dl 的夹角。 讨论特殊情形:
1 为v与





Fm



大学物理第九章+电磁感应

大学物理第九章+电磁感应

S
的频率传送到放大器和
话筒。
17
9-1 电磁感应
通过改变拾音器中导
线的匝数即可改变线
N
圈回路中的感应电流
S
和感应电动势的大
N
小,这样可以控制线
线圈
圈对弦振荡的相对灵
敏度,因此使用电吉
他能更好地控制声音。
S
金属吉他弦
磁体
18
三、Lentz定律
1. Lentz定律的表述
闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发的磁 场的磁通量阻碍引起感应电流的原磁通量的变化。
感应电动势的方向dΦ
dt
dΦ = Φ(t + dt) −Φ(t)
B
B
N
N
ε i 与回路选择无关
24
9-1 电磁感应
4. 感应电流和感应电量
设闭合导体回路的负载为R,电动势为ε,则感应电流
I = ε = − 1 dΦ
R
R dt
在时间间隔t2-t1内,流过的感应电荷为
感应电流——电磁感应现象中产生的电流。 感应电动势——电磁感应现象中产生的的电动势。
产生感应电动势才是电磁感应的实质
15
9-1 电磁感应
思考题2 电吉他的工作原理
(1)电吉他是怎样 利用弦的振动来 发音的?(2)通过 什么方法可以调 节电吉他的发音 频率?(3)是什 么使电吉他的声 音如此优美呢?
• 磁体能使邻近铁块感应带 磁
• …… • 所以, 磁也可能产生电 8
9-1 电磁感应定律
1834 楞次(Lenz)
楞次定律
1845 诺埃曼(Neumann) 电磁感应数学表达
1864 麦克斯韦(Maxwell) 麦克斯韦电磁场理论

大学物理课件电磁感应

大学物理课件电磁感应

小结:tΦd d -=ε适用于一切产生感应电动势的回路;适用于切割磁力线的导体;⎰⋅⨯=l B vd )(ε⎰⋅∂∂-=S S tBd ε普遍的情况下:导体回路在变化磁场中运动——既有感生电动势,又有动生电动势。

⎰⎰⋅⨯+⋅∂∂-=S LlB v S t B d )(d ε适用变化的磁场中的固定回路。

例.如图,若忽略线框中的自感电动势,并设开始时滑动边与对边重合,试求任意时刻t 在矩形线框内的感应电动势,并讨论的方向。

i εi εrrd 0()etI t I λ-=bavrox x解:取顺时针方向为线框回路的正方向。

建坐标系如图,t 时刻,线框的磁通量:⎰⋅=SS B t Φ d )(r x r Ib a a d ⎰+=πμ20ab a vt I t+=-ln2e 00πμλ由法拉第电磁感应定律:tΦi d d -=εtt a b a v I λλπμ--⋅+=e )1(ln 200rrd 0()etI t I λ-=bavxxro(1) 动生电动势:lB v εLd ⋅⨯=⎰)(动方向:逆时针⎰+=ba a r rIv d πμ20t ab a v I λπμ-⋅+=e ln 200(2) 感生电动势:⎰⋅∂∂-=S t B d 感εrI B tπμλ200-=e r vt e r I t b a a d λπλμ-+⎰=200t te a b a v I λλπμ-+=ln 200方向:顺时针总感应电动势ti et ab a v I λλπμε--+=)1(ln 2001>t λ顺时针1<t λ逆时针感动εεε+=iilN ni B μμ==NBS N Φ==ψVn iL 2μψ==几何条件介质固有的性质、电惯性解:i lS N 2μ=例1.求长直密绕螺线管的自感系数,已知。

μ,,,N S l ilS μ设通电流i ,ilSl N 22μ=例2.计算同轴电缆单位长度的自感。

设电流由内筒流入,外筒流回。

东北大学大学物理课件第九章 电磁感应

东北大学大学物理课件第九章 电磁感应

程度。
③互感系数的物理意义
在 12
dI 2 M 中: dt
则有: 12 M
dI 2 1 若 dt
互感系数在数值上等于当第二个回路电流变化率 为每秒一安培时,在第一个回路所产生的互感电动势 的大小。
例题一:计算同轴电缆单位长度的自感
根据对称性和安培环路定理, 在内圆筒和外圆筒外的空间 r 磁场为零。两圆筒间磁场为 I R1 r R2 B 2r 考虑 l长电缆通过面元 ldr 的磁通量为

静电场(库仑场)
感生电场(涡旋电场)
具有电能、对电荷有作用力 具有电能、对电荷有作用力
由静止电荷产生
由变化磁场产生
E1 线是“有头有尾”的,
起于正电荷而终于负电荷
E 2线是“无头无尾”的
是一组闭合曲线
S
E1 dS q i S o
1
E 2 dS 0
E1 dl 0
2、磁场的能量
螺线管特例:
L n V
2
H nI
B nI
2 1 1 B 1 B 1 2 2 2 W LI n V ( ) V BHV 2 2 n 2 2
磁场能量密度:单位体积中储存的磁场能量 wm
W 1 B2 1 1 2 w H BH V 2 2 2 1 任意磁场 dW wdV BHdV 2
t2
1
二、楞次定律 (判断感应电流方向)
闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发 的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化。 感应电流的效果反抗引起感应电流的原因
a







感应电流
产生

电磁感应课件ppt

电磁感应课件ppt
右手定则在直流电中的应用
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。
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