大学物理电源与电动势

（A）顺时针； （B）逆时针； （C）零； （D）无法确定。
i

B




v


I
例3
如图所示，有一弯成θ角的金属架COD，一导体杆MN
（MN垂直于OD）以恒定速度v在金属架上滑动，且v的方
向垂直于MN向右。已知外磁场B大小为k t（k>0），方向
垂直于金属架COD平面朝外。设t = 0时，x = 0。求t 时刻
学期总成绩
平时 成绩 30％
作业：20％ 考勤：10％
期末考试成绩 ：70％
答疑时间: 周四 5、6节 答疑地点：博远楼602
§7 – 2 电源 电动势
一、电源
1.电源
当 VA = VB 时 i=0
i +dq i
电势差是维持恒定电流的条件
保持极板间的电势差必须依 靠非静电力的作用
AB
电源：提供非静电力的装置。即能够把其它形式 的能量转化为电能的装置。
AE B
二、电源电动势 电源电动势是定量描述电源转化能量本领大小的量度。
定义：单位正电荷绕闭合回路一周非静电力作的功。
ε W q
A() Ek d l B() Ek d l
注意
（1）电动势只与电源自身的性质有关， 与外电路的性质、接通与否无关。
（2）电动势有方向，即非静电力的方向， 负极指向正极。
1. 法拉第电磁感应定律
εi


dΦm dt
N 匝串联回路
εi


dψ dt
n
ψ Φmj j
若 ΦLeabharlann Baidu Φ2 ΦN
则 Nm 称为 磁链
εi

N dΦm dt

dψ dt
平均感应电动势
εi


ΔΦm Δt
三、 楞次定律 --- “惯性定律”
闭合回路中感应电流的方向，总是 使它所激发的磁场来阻止引起感应电流 的磁通量的变化。楞次定律是能量守恒 定律在电磁感应现象上的具体体现。
第八章 电磁感应 电磁场
奥斯特
电流磁效应
对称性
？ 磁的电效应
§8 -- 1 电磁感应定律
一、电磁感应现象
磁铁棒与线圈在相对运动 时的电磁感应现象
线圈中电流改变时 的电磁感应现象
金属框在磁场 中旋转时的电 磁感应现象
金属棒在磁
场中运动时的 电磁感应现象
法拉弟感应环
B线圈的接头
A线圈的接头
电气化时代
例4
有一个S=20cm2的空心螺绕环，n=5匝/cm。环外绕 一N=5匝的副线圈，副线圈与检流计G串连，组成R=2
的闭合回路。现使环中的电流发生改变dI /dt =-20A/s。
求副线圈中的感应电动势和感应电流。
解：
εi
dΨm dt
Ψm NΦm
Φm B S BS μ0nI S
空间磁场发生变化
第二类: 均匀磁场 B
××××××××
××××××××
VVVVVVVVV
××××××××
××××××××
××××××××
n
B
i i
S = 0 = 0
结论
当闭和线圈中的Φm 发生变化时，线圈中
产生电流，这种现象称为电磁感应，其相应的 电流称为感应电流。
二、 电磁感应规律
1832年 1833年
第一台永磁体发电机 （法国比齐） 转动中枢式发电机 （美国萨克斯顿）
1845年 电磁铁发电机 （美国惠斯通）
1858年 1866年 1876年 1879年 1880年
英国沿海岸灯塔 自激发电机（美、英、德） 电话 电灯 电力机车
第一类
v
I
i
G
v = 0 B = 0 I=0
电源外的电路 —— 外电路：静电力 把 +q从正极移到负极 电源 内部 —— 内电路：非静电力把+q从负极移到正极
2.非静电力 化学电源：物质的物理化学作用 发电机：磁场对运动电荷的作用
R
I +dq
温差电源：自由电子的扩散作用
AB
3.非静电场强

Ek

Fk q
方向：负极指向正极
R
I +dq
Ek
2.如图，矩形区域为均匀稳恒磁场，半圆形闭合 导线回路在纸面内绕轴O作逆时针方向匀角速转 动，O点是圆心且恰好落在磁场的边缘上，半圆 形闭合导线完全在磁场外时开始计时。图（A） －（D）的ε－t函数图象中哪一条属于半圆形导
线回路中产生的感应电动势？
3.如图所示，一半径为r的很小的金属圆环，在初始 时刻与一半径为a的大金属圆环共面且同心。在大圆 环中统一恒定的电流I，方向如图。如果小圆环以匀 角速度ω绕其任意方向的直径转动，并设小圆环的 电阻为R，求任意时刻t通过小圆环的磁通量及小圆 环中的感应电流。
路面积为S）
dB 0 dt
dB 0 dt
dB 0 dt
dB 0 dt
（a）
Φa (B1 B2 )S
εia


dΦa dt
2S dB dt
（b）
Φb (B1 B2 )S
εib

S( dB2 dt

dB1 ) dt
2S dB dt
dB 0 dt
（c）
Φc (B1 B2 )S
导体杆 MN 运动到 x 处时框架内的感应电动势 i 。
解：
εi

dΦm dt
Φm B S BS
kt
1 2
x(
x
tan
M
)
C M
1kt(vt)2 tanθ 2
N
θ
O
i
dm dt
3 kv2t2 tanθ 2
x
M→N 顺时针
B
v
D N
电吉他
金属吉他弦
N
I
εi

dΨm dt
N d(μ0nIS) dt
I
G
I
S

Nμ0nS
dI dt
6.5 103 V
Ii

εi R

3.25 104 A
大学物理-第二学期
与物理最后一次亲密的接触；
1. 新学期有何目标？ 2. 新学期对自己的要求如何？ 3. 新学期对大学的认识是否提高？
全国部分地区大学生物理竞赛
大学物理竞赛辅导 第2周～第10周 周五、日 9、10节, 浩学楼（四教 东302） 主要分析讲解前三届的试卷及重要知识点
本学期教学内容： 第八章～第十一章。 主要内容：电磁感应、振动波动、光学
εic

S( dB2 dt

dB1 ) dt
0
例2
置于空气中的 直导线通有交流电
I I0 sin t
求：与其共面的N 匝矩形回路中的感 应电动势（其中
I0 和 是大于零的
常数）
I ds l
da Ox X
2.如图所示，一矩形金属线框，以速度V从无场空 间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到 无场空间中，不计线圈的自感，下面哪一条图线 正确的表示了线圈中感应电流对时间的函数关系？ （从线圈进入磁场时刻开始计时，I以顺时针反方 向为正）
到放大器
S
电吉他拾音器
云南边境的扫雷部队
作业
习题集（第26单元）
（一） 1, 2，5； （二）5 （三）1, 2, 3 （四）3
探雷手套
可测出0.3克金属的 AN-19/2式单兵探雷器 （奥地利、瑞典）
例5
下图示出了三种情况，相同的圆形导电回路处在以相
同的速率变化的均匀磁场中，求回路中的电动势。（设回
注意
法拉第电磁感应定律仅适用于闭和回路
例1
两根无限长平行直导线载有大小相等方
向相反的电流 I , I 以dI/dt的变化率赠长，一
矩形线圈位于导线平面内（如图），则线圈
中的感应电流的方向如何？ （顺时针）
I 2
1
B1

I
i1

i = i1 – i2

B2

i2


例2 如图所示，在一长直通电导线的上方有一闭合导 线圆环向下运动，则在圆环中的感应电流的方向为