大学物理电磁感应详解
大学物理中的磁场与电磁感应
大学物理中的磁场与电磁感应在大学物理课程中，磁场和电磁感应是重要的概念和研究领域。
磁场是由电荷运动引起的，并且与电流、磁矩和磁性物质有关。
电磁感应则是磁场作用下的电场变化引起的电流的现象。
本文将深入探讨磁场和电磁感应的基本概念、原理和应用。
一、磁场的基本概念磁场是由运动电荷所产生的力的场，它对运动电荷施加力的特性在磁场内用力线表示。
每条力线的方向都表示了磁场中的磁力的方向。
磁力线的形状是环绕着产生磁场的电流元。
通常我们用磁场强度B以及磁通量Φ表示磁场的强度和性质。
根据安培定律和毕奥-萨伐尔定律，磁场和电流之间存在密切的关系。
电流元产生的磁场是环绕电流元成环的，磁场的强度与电流元的长度、电流强度和距离都有关。
磁场在物理实验和应用中起着重要的作用，如在电动机、发电机和磁共振成像等设备中的应用。
二、电磁感应的基本原理电磁感应是指变化的磁场所引起的感应电动势和电流。
它是由法拉第的电磁感应定律所描述的。
电磁感应的基本原理可以总结为两点：一是磁场的变化必然会引起感应电势的产生，二是感应电势的大小和电路中的环路有关。
当磁场的磁通量Φ发生变化时，通过环路的电磁感应电动势ε可以表示为：ε = - dΦ/dt。
根据洛伦兹力的原理，感应电动势将产生电流流过电路。
这种电磁感应的现象使得电能和磁能之间可以相互转化。
三、磁场与电磁感应的应用磁场和电磁感应在许多应用中发挥着重要作用。
以下是几个典型的例子：1. 电动机和发电机：电动机利用电流通过磁场产生力矩，从而使机械能转化为电能。
而发电机则相反，利用机械能转化为电能，通过磁场感应产生电流。
2. 磁共振成像：磁共振成像是一种医学影像技术，利用强大的磁场和高频电磁辐射来观察人体的内部结构。
磁场通过感应电流形成图像，以便医生进行诊断。
3. 电磁感应炉：电磁感应炉是一种高效的加热设备，利用电磁感应产生的涡流在导体中产生热量。
它广泛应用于工业加热和金属熔化等领域。
4. 磁力计：磁力计是一种测量磁场强度和方向的仪器。
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
大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律剖析
大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律剖析在探索电磁感应之前，我们首先要了解电磁感应的基本原理以及法拉第定律。
电磁感应是指当导体中的磁场发生变化时，会在导体中产生电动势，从而产生电流。
法拉第定律则规定了电动势和磁通量变化之间的定量关系。
本文将深入探索电磁感应的基本原理以及法拉第定律的内涵。
第一部分：电磁感应的基本原理电磁感应的基本原理是基于磁场对导体中的自由电荷的作用。
当导体与磁场相对运动或者磁场发生变化时，导体中的自由电荷会受到磁力的作用，产生电动势。
这一原理被总结为法拉第电磁感应定律，即电动势的大小与导体中磁场变化的速率成正比。
第二部分：法拉第定律的表达式与意义法拉第定律以数学方式描述了电动势与磁通量变化之间的关系。
根据法拉第第一定律，电动势的大小与磁通量的变化速率成正比，并与导体的回路方向有关。
具体而言，法拉第第一定律可以用以下公式表示：ε = -dΦ/dt其中，ε表示电动势，dΦ/dt表示磁通量与时间的变化率。
法拉第第二定律则说明了导体中产生的感应电流与磁场变化之间的关系。
根据法拉第第二定律，感应电流的大小与电动势以及导体的电阻有关。
具体而言，法拉第第二定律可以用以下公式表示：I = ε/R其中，I表示感应电流，ε表示电动势，R表示导体的电阻。
通过法拉第定律，我们可以定量地计算感应电流的大小，并理解磁场变化对电动势和感应电流的影响。
这对于理解电磁感应的作用以及应用有重要意义。
第三部分：电磁感应的应用电磁感应的原理和法拉第定律在许多领域中得到了应用。
其中最重要的应用之一是发电机的工作原理。
发电机通过旋转线圈在磁场中产生变化的磁通量，从而产生电动势，最终转化为电流输出。
这种基于电磁感应原理的发电机已广泛应用于发电站、汽车发电机等各种领域。
除了发电机，电磁感应的原理也在电感和变压器中得到了应用。
电感是一种元件，通过将线圈绕在导体上来储存磁场能量。
当导体中的电流改变时，磁场也发生变化，从而引起感应电动势。
大学物理中的电磁感应电动势和磁感应强度的计算
大学物理中的电磁感应电动势和磁感应强度的计算电磁感应中的电动势和磁感应强度计算1. 介绍电磁感应在大学物理中，电磁感应是一个重要的概念。
它指的是通过磁场的变化产生电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，导线中的电动势等于磁通量的变化率乘以导线的匝数。
2. 电动势的计算公式根据法拉第电磁感应定律，一个导体中的电动势（ξ）可以用以下公式计算：ξ = -dΦ/dt其中ξ表示电动势，dΦ表示磁通量的变化，dt表示时间的变化。
负号表示电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
3. 磁感应强度的计算公式磁感应强度（B）是一个磁场对空间中各点带电粒子或电流的作用力大小的量度。
根据安培环路定律，一个闭合回路的磁通量等于该回路内的电流与回路面积的乘积。
B = Φ/S其中B表示磁感应强度，Φ表示通过闭合回路的磁通量，S表示闭合回路的面积。
4. 电动势和磁感应强度的实际应用在实际应用中，电动势和磁感应强度的计算非常重要。
它们可以用来解释各种电磁现象，如发电机的原理、感应电动势和变压器的工作原理等。
5. 电动势和磁感应强度的计算例子举个例子来说明电动势和磁感应强度的计算。
假设有一个导线环路，通过它的磁通量随时间变化。
我们可以根据电动势的计算公式来求解这个导线环路中的电动势。
另外，如果我们已知一个闭合回路内的电流和回路面积，我们可以根据磁感应强度的计算公式来求解磁感应强度。
6. 结论电磁感应是大学物理中一个重要的概念，涉及电动势和磁感应强度的计算。
电动势可以通过磁通量的变化来计算，而磁感应强度可以通过磁通量与闭合回路面积的比值来计算。
它们在实际应用中具有广泛的意义，可以用来解释各种电磁现象。
在学习和应用中，遵循正确的计算公式和方法是非常重要的。
大学物理电磁学电磁感应
二、 法拉第电磁感应定律
通过回路面积内的磁通量发生变化时，回路中产生 的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。
1、数学表述
i
k
dΦm dt
在SI制中比例系数为1
i
dΦm dt
§12-1 电磁感应定律
对
N
匝线圈 i
N
dΦm dt
d (NΦm ) dt
令 Ψ NΦm 全磁通 磁通链数
洛仑兹力不提供能量， 他只起到了一个传递能量的 作用。
至此详谬得以解释
f0
v
v0 V f
§12-2 动生电动势
例1有力一线半运圆动形。金已属知导：线v在, B匀,强R磁. 场中作切割磁
求：动生电动势。
b
解：方法一
作辅助线 a b，形成闭合回路。
i i
0
a (v
b
半圆
B) dl
ab
2RBv
② 求电量
i dq 0 sin t
dt R
q
idt
0 sin tdt
0R
BS sin td (t) 2BS
0R
R
§12-2 动生电动势
求解动生电动势的步骤
1. 选择 dl 方向；
2. 确定 dl 所在处的 B 及 v 3. 确定 v × B 的方向； 4. 确定 dl 与 v × B 的夹角
B A
vC
§12-2 动生电动势
例3 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 (v B) dl
v
0I
sin
900 dl
I
cos1800
大学物理电磁感应现象与法拉第定律阐述
大学物理电磁感应现象与法拉第定律阐述电磁感应是电磁学中的重要概念，由迈克尔·法拉第在19世纪初提出的法拉第定律描述。
这一现象指出，当一个导体处于磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体内会产生感应电流。
本文将详细介绍电磁感应现象以及法拉第定律的原理和应用。
一、电磁感应的基本原理电磁感应现象是指当导体运动于磁场中或磁场的强度发生变化时，在导体中就会产生感应电流。
这一现象是由磁场的磁力作用于运动中的导体电子所产生的。
电磁感应的基本原理可以归结为法拉第定律。
二、法拉第定律的阐述法拉第定律是描述电磁感应的基本定律，由迈克尔·法拉第于1831年提出。
根据法拉第定律，当一个闭合导路与磁场相连且磁场的磁通量发生变化时，导路中就会产生感应电流。
该感应电流的方向遵循楞次定律，即感应电流的方向使得它所产生的磁场与原磁场产生作用的磁场方向相反。
三、法拉第定律的数学表达法拉第定律可以用数学公式来表示。
根据法拉第定律，感应电动势的大小等于磁场的磁通量变化率。
数学上，法拉第定律可以表示为：ε = - dΦ/dt其中，ε代表感应电动势，Φ代表磁通量，t代表时间，dΦ/dt代表磁通量的变化率。
四、电磁感应现象的实际应用电磁感应现象在我们日常生活中有许多实际应用。
以下介绍几个常见的应用场景：1.发电机发电机是利用电磁感应现象产生电能的装置之一。
通过将导体绕在旋转的磁场中，可以产生感应电动势，从而驱动电流流动，进而产生电能。
这种原理广泛应用于发电厂、风力发电机等发电设备中。
2.变压器变压器是利用电磁感应现象改变电压的设备。
通过将交流电流通过一个线圈，产生变化的磁场，再经过另一个线圈，就能产生感应电动势。
这样，可以在输入输出线圈之间实现电压的转换，从而达到变压的效果。
3.感应加热感应加热是利用电磁感应原理进行加热的技术。
通过通过交流电源产生高频电磁场，当导体材料放在此电磁场中时，导体会产生感应电流，进而产生热量。
物理中的电磁感应知识点解析及解题技巧
物理中的电磁感应知识点解析及解题技巧在物理学中，电磁感应是指磁场的变化引起电场的变化，从而产生感应电流的现象。
电磁感应是一种常见的现象，在电动机、发电机等各个领域中都有广泛的应用。
本文将详细解析物理中的电磁感应知识点，并介绍一些解题技巧。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本定律。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量变化时，感应电动势在导线中会产生感应电流。
具体而言，法拉第电磁感应定律可以用以下公式表示：ε = -dΦ/dt式中，ε代表感应电动势，Φ代表磁通量，t代表时间。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
二、电磁感应中的重要概念1. 磁通量（Φ）：磁感线通过某一面积的总数，通常用磁通量来描述磁场的强弱。
2. 磁感应强度（B）：磁场对电流元产生的力的大小，也称为磁感应强度。
3. 磁场面积（A）：垂直于磁感线的平面的面积，取决于磁场的形状。
三、电磁感应的应用电磁感应在现实生活中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用：1. 电磁感应发电机：电磁感应通过旋转磁场产生感应电流，从而驱动电机工作。
2. 电磁感应电磁炉：电磁感应可以使电磁炉快速加热食物。
3. 电磁感应制动器：电磁感应可以通过感应电流产生制动力，用于制动装置。
四、解题技巧1. 确定磁场方向：在解决电磁感应问题时，首先要确定磁场的方向。
可以通过箭头图、右手定则等方法判断磁场方向。
2. 计算磁通量：根据问题中给出的条件，计算磁场中的磁通量。
可以使用以下公式计算磁通量：Φ = B * A * cosθ式中，B代表磁感应强度，A代表磁场面积，θ代表磁场方向与磁感应强度方向之间的夹角。
3. 计算感应电动势：根据法拉第电磁感应定律，计算感应电动势，即ε = -dΦ/dt。
感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
4. 计算感应电流：根据欧姆定律和电路中的电阻、电动势等参数，计算感应电流。
5. 分析物理意义：在解题过程中，要结合具体的物理意义进行分析，理解电磁感应现象的本质。
大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律
大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律电磁感应是物理学中重要的概念之一，也是许多现代科技的基础原理。
它描述了磁场与电流之间的相互作用，其中包括了法拉第定律的关键原理。
本文将从物理电磁感应的基本原理和法拉第定律的解释两个方面来阐述。
一、物理电磁感应的基本原理物理电磁感应指的是当磁场在导体中发生变化时，会诱导出电流产生。
这种现象最早由迈克尔·法拉第于1831年进行的实验中发现，被称为法拉第电磁感应现象。
其基本原理可以通过两个定律来解释，分别是斯涅尔定律和楞次定律。
1. 斯涅尔定律斯涅尔定律描述了当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中感应出电动势。
磁通量Φ通过以下公式表示：Φ = B * A其中，B表示磁感应强度，A表示垂直于磁场方向的导体截面积。
斯涅尔定律可以表达为：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。
2. 楞次定律楞次定律是物理学家赫尔曼·楞次于1834年提出的，它阐明了电磁感应中的生成电流的方向。
根据楞次定律，通过导体的感应电动势和所诱导的电流产生磁场。
该磁场的方向会使导体内的感应电动势和电流产生相反的变化。
这意味着，电流的变化会生成与之相反方向的磁场，试图抵消电流变化。
二、法拉第定律的解释法拉第定律是物理学家迈克尔·法拉第根据他的电磁感应实验观察到的结果，提出的定律。
它描述了导体中感应电动势与电流的关系，被广泛应用于电磁感应的研究和应用。
法拉第定律可以表述为：导体中感应电动势的大小与导体电流的变化率成正比。
也就是说，当导体中的电流变化时，会产生感应电动势，其大小与电流变化的速率成正比。
这个比例常被称为电感系数，用字母L表示。
根据法拉第定律，感应电动势可以通过以下公式表示：ε = -L * dI/dt其中，ε表示感应电动势，L表示电感系数，dI/dt表示电流的变化率。
从法拉第定律可以看出，当电流发生变化时，感应电动势的方向与电流变化的方向相反。
高考物理电磁感应知识点及难点解析
高考物理电磁感应知识点及难点解析在高考物理中，电磁感应是一个重要且具有一定难度的知识点。
理解和掌握电磁感应相关内容，对于应对高考物理试题至关重要。
一、电磁感应的基本概念电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。
简单来说，当通过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中就会产生感应电流。
磁通量的定义是磁感应强度 B 与垂直通过某一面积 S 的乘积，即Φ ＝ B·S。
楞次定律是判断感应电流方向的重要定律。
其内容为：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
通俗地讲，就是“来拒去留，增反减同”。
法拉第电磁感应定律则给出了感应电动势的大小。
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即 E ＝nΔΦ/Δt ，其中 n 为线圈匝数。
二、电磁感应中的常见现象1、动生电动势当导体在磁场中运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用，从而在导体两端产生电势差，这就是动生电动势。
其大小可以通过 E＝ BLv 来计算，其中 B 为磁感应强度，L 为导体在磁场中的有效长度，v 为导体运动的速度。
2、感生电动势由于磁场变化而产生的电动势称为感生电动势。
变化的磁场会在空间激发感生电场，自由电荷在感生电场的作用下定向移动形成电流。
三、电磁感应中的难点1、电磁感应与电路的综合在这类问题中，需要将电磁感应现象产生的感应电动势与电路中的电阻、电容、电感等元件结合起来分析。
确定感应电动势的大小和方向后，画出等效电路图，再运用电路的相关规律，如欧姆定律、焦耳定律等进行求解。
例如，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势接入一个电阻为 R 的外电路。
此时需要根据线圈转动的角速度、匝数、磁场强度等参数计算出感应电动势的瞬时值表达式，然后结合外电路的电阻求出电流、电压等物理量。
2、电磁感应中的能量转化电磁感应过程往往伴随着能量的转化。
在导体切割磁感线运动或磁场变化导致磁通量改变的过程中，外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能；而电路中的电流通过电阻做功，又将电能转化为内能。
大学物理电磁感应知识小结
总之，磁通量
二、电动势
定义电动势ε：
m BdS 发生变化
把单位正电荷从负极板通过电 源内部移到正极板，
产生电磁感应现象
I
F ne
q
非静电场所作的功
A n e Fne d l
R
q
q
定义非静电场强：
E ne
Fne q
E dl (电源内) ne
电动势 方向：电源内部负极指向正极
普遍表达式 Ene dl
VS2r
Wm
1 2
L
I
2
1 2
r
0n2I
2V
12r0nInIV
1 2
BHV
以w通m电流WIV的mN匝12螺B绕H环为例12 B H
两W m 个线圈w m d 情V 况1 2 下B H d V
I1 I 2 H1, H2 HH1H2
B1, B2 BB1B2
W m 1 2 B H d V 1 2 B 1 B 2 H 1 H 2 d V
1 2
r 0 (H 1 2 H 2 2 2 H 1H 2 )d V
互感磁能
例1.两个形状相同的环，磁铁以相同的速率插入
问：哪一个
i 大？ 哪一个 I 大？
解： i
相同
I i
R
铜环I 大
当 R 0 I ？
若超导体 R0 I ?
i L IR 0 i L
d L d I dt dt
2 dL
i ?
dri
i
M
di dt
M m I
I
m设 M
I
m BdS
ab 0求I：c直d导r线中的电动势 a 2 r
0Ic
2
ab d r 例03I.电c流ln为ab
【大学物理】电磁感应
v V
叙述: 叙述:导体回路中的感应电动势与穿过该导 体回路的磁通量的变化率的负值成正比。 体回路的磁通量的变化率的负值成正比。 dΦ •负号表示感应电流的磁通总 ε =− 力图阻碍原磁通的变化 dt 是力图阻碍原磁通的变化
发电机的工作原理就是靠洛仑兹力将机械能转换为电能。 发电机的工作原理就是靠洛仑兹力将机械能转换为电能。
例6．如图所示，直角三角形金属框架 放在均 ．如图所示，直角三角形金属框架abc放在均 匀磁场中，磁场平行于ab边 的长度为l． 匀磁场中，磁场平行于 边，bc的长度为 ．当金 的长度为 属框架绕ab边以匀角速度 转动时， 回路中的 属框架绕 边以匀角速度ω转动时，abc回路中的 v 两点间的电势差U 感应电动势 ε和a、c两点间的电势差 a – Uc为 B 、 两点间的电势差
或者用法拉第 电磁感应定律
例4：如图，金属棒AB在图示平面内绕端 如图，金属棒AB在图示平面内绕端 AB 作匀角速转动， 点A作匀角速转动，当棒转到与直导线垂 直的时刻，求金属棒AB两端的电势差U AB两端的电势差 直的时刻，求金属棒AB两端的电势差UAB
v v v I A L B ε AB = ∫ ( v × B ) ⋅ d l a v ω µ 0I a+L v = ∫a ω ( x − a ) ⋅ dx O X 2πx a+ L µ 0 Iω U AB = −ε AB = L − a ln 2π a
O'
v nv
N
θ
i R
B
大学物理电磁感应(PPT课件)
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
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
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
dΦ
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。
大学物理电磁感应知识点归纳总结
大学物理电磁感应知识点归纳总结电磁感应是物理学中的重要概念，涵盖了许多关键的知识点。
本文将对大学物理电磁感应相关的知识进行归纳总结，旨在帮助读者更好地理解和掌握这一内容。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述磁场变化时感应电动势产生的定律。
它可以用数学公式表示为：ε = -dφ/dt其中，ε表示感应电动势，dφ/dt表示磁通量的变化率。
该定律说明，当磁通量的变化率发生变化时，会在电路中产生感应电动势。
二、楞次定律楞次定律是指感应电动势的方向总是使得引起它的磁通量的变化量减小。
这一定律可以用以下方式描述：当一个导体中有感应电流产生时，由于感应电流产生的磁场所引起的磁通量的变化方向与原磁场的方向相反。
三、感应电流的方向根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，可以推导出感应电流的方向。
当外磁场与电路中的导线垂直相交时，可以用右手定则来确定感应电流的方向：将右手的拇指指向导线运动方向（或磁场方向），四指指向磁场（或导线）垂直入纸方向，伸出的大拇指方向即为感应电流的方向。
四、磁场中的感应电动势当一个导体以速度v进入或离开磁场中时，会在导体两端产生感应电动势。
这一现象被称为磁场中的感应电动势。
根据该现象，可以得出以下结论：1. 当导体相对于磁场以一定速度直线运动时，感应电动势的大小由运动速度和磁感应强度共同决定。
2. 当导体相对于磁场以一定速度旋转时，感应电动势的大小由旋转速度、导体长度和磁感应强度共同决定。
五、电磁感应中的涡旋电场电磁感应的另一个重要概念是涡旋电场。
当磁场发生变化时，会在空间中产生涡旋电场，该电场可以产生感应电动势。
涡旋电场具有以下特点：1. 影响感应电动势的大小和方向。
2. 对于闭合回路，涡旋电场的环路积分为零，即没有感应电动势产生。
六、法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 变压器：利用电磁感应原理，将交流电压进行变换。
2. 电磁感应发电机：将机械能转化为电能的装置。
大学物理电磁感应课件全篇
由上述关系可知，一个自感线圈截成相等的两部分 后，每一部分的自感均小于原线圈自感的二分之一.
在无磁漏的情况下可以证明 M L.1L2 .
在考虑磁漏的情况下 M K L1L2 ，K≤1称为耦合 系数.
§11-5 磁场能量
11.5.1 自感磁能
自感为L的线圈与电源接通，线圈中的电流i将要由 零增大至恒定值I.这一电流变化在线圈中所产生的 自感电动势与电流的方向相反，起着阻碍电流增大 的作用.
f (e)v B
f的方向从b指向a.
图10.4 动生电动势
在洛仑兹力作用下，自由电子有向下的定向漂 移运动.如果导轨是导体，在回路中将产生沿abcd方 向的电流；如果导轨是绝缘体，则洛仑兹力将使自 由电子在a端积累，使a端带负电而b端带正电.在ab 棒上产生自上而下的静电场.静电场对电子的作用力 从a指向b，与电子所受洛仑兹力方向相反.当静电力 与洛仑兹力达到平衡时，ab间的电势差达到稳定值， b端电势比a端电势高.
图10.12 互感现象
在两线圈的形状、相互位置保持不变时，根据毕
奥—萨伐尔定律，由电流I1产生的空间各点磁感应 强度B1均与I1成正比.因而B1穿过另一线圈(2)的磁通 链Ψ21也与电流I1成正比.即
21 M21I1
同理
12 M12I2
式中M21和M12是两个比例系数.实验与理论均证明 M21＝M12，故用M表示，称为两线圈的互感系数， 简称互感.
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
L L1 L2 2M
图10.14 自感线圈的串联
理解电磁感应的原理与应用大学物理基础知识
理解电磁感应的原理与应用大学物理基础知识理解电磁感应的原理与应用电磁感应是电磁学的重要概念之一，它是指当磁通量发生变化时，会在闭合线路中引起感应电动势的现象。
电磁感应原理的深入理解对于我们认识和应用电磁现象具有重要意义。
本文将从原理和应用两个方面来介绍电磁感应。
一、电磁感应的原理1. 法拉第电磁感应定律电磁感应的基础是法拉第电磁感应定律，也称为法拉第一定律。
该定律表达了感应电动势的大小与磁通量变化速率的关系，公式表示为：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
该定律说明了当磁通量发生变化时，将会产生感应电动势。
2. 磁场与电场的关系根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会在闭合线路中引起感应电动势。
而根据麦克斯韦方程组，电场和磁场是密切相关的。
当电场发生变化时，会产生变化的磁场，反之亦然。
因此，电磁感应的原理可以进一步解释为磁场和电场之间相互作用的结果。
二、电磁感应的应用1. 发电机发电机是电磁感应的重要应用之一。
它利用电磁感应产生的感应电动势来将机械能转化为电能。
发电机一般由定子和转子组成，定子上绕制线圈，转子则通过机械力使磁通量发生变化，从而产生感应电动势。
发电机广泛应用于发电厂、水力发电站等领域，为人们的生活和工作提供了大量的电能。
2. 变压器变压器是利用电磁感应实现电压的升降的装置。
它由两个或多个线圈绕制在同一铁芯上组成。
当输入线圈通过交流电流产生变化的磁场时，铁芯中的磁通量也会随之变化，从而在输出线圈中感应出电动势，实现电压的转换。
变压器广泛应用于电力系统和电子设备中，用于提高或降低电压，并实现输电和电能传输的效率。
3. 感应加热感应加热是一种利用电磁感应产生热能的技术。
它通过在材料中引入高频交流电磁场，当材料内部的电阻发生变化时，产生的热量可以被用于加热物体。
感应加热具有高效、环保、精准控制等优点，广泛应用于工业生产中的金属加热、焊接和熔炼等领域。
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N
N S
v
回路静止而磁场变化使 回路中磁通量变化而产 生电流
回路某一部分相对磁场运 动或回路发生形变使回路 中磁通量变化而产生电流
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2、法拉第电磁感应定律
(１）感应电动势的概念
①从全电路欧姆定律出发——电路中有电流就必定有电动 势，故感应电流应源于感应电动势。
②从电磁感应本身来说：电磁感应直接激励的是感应电动势。
第十一章 电磁感应
§11-1 §11-2 §11-3 §11-4 §11-5 电磁感应定律 动生电动势 感生电动势 电子感应加速器 涡电流 自感与互感 磁场能量
磁悬浮列车
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前面所讨论的都是不随时间变化的稳恒场
场 静止电荷－－激发静电 即 磁场，稳恒电场 稳恒电流－－激发稳恒
我们现将研究随时间变化的磁场，电场，以进一步揭 示电与磁的联系。
稳恒－－ 不随时间变化， 注意区分 均匀－－ 不随位置变化，
非稳恒 场量是时间的函数 函数 非均匀－场量是位置的
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§11-1 电磁感应定律
一、 法拉第电磁感应定律
1、电磁感应现象：
两种情况：
1 (2 1 ) R
式1 , 2 中是t1 , t2 时刻回路中的磁通。 上式说明，在一段时间内，通过导线截面的电量与这段时间内 导线所围磁通的增量成正比。 ＊：如果能测出导线中的感应电量，且回路中的电阻为已知时， 那么由上面公式，即可算出回路所围面积内的磁通的变化量—— 磁通计就是根据这个原理设计的。
ƒe v
b fm E/
当 fe 与 fm平衡时,即有eE=evB,于是ab两端形成稳定的电 势差
U ab El vBl
如果把这段导体看成电源，那么电源中的非静电力就是洛 仑兹力，其电动势的大小，即为
Blv 方向由 v B 决定，即由 b a
i
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d ( N ) d dt dt
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式中=N 称作磁通匝链数，简称磁链。
(3）磁通计
如果闭合回路为纯电阻R 时，则回路中的感应电流为
1 d m Ii R dt
那么t1 ～ t2 时间内通过导线上任一截面的感应电量大小为
q
t2
t1
1 2 dm I i dt dt R 1 dt
2、动生电动势计算式的一般表示式
引入
f f E q e
非 k
m
＝ (ev B ) fm dl 于是 i _ dl _ e e
由电源电动势的定义
＿
＋
Ek dl
_
(v B) dl
式中 dl 是单位正电荷在磁场力作用下的位移。
如何定量计算感应电动势的大小？
4 首 感应定律 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
②式中的负号是楞次定律的数学表示 ③若为N 匝线圈，则
研究表明对应于磁通变化的两种方式，其产生电动势的非静 电力的实质是不同的。 一是磁场不变,回路的一部分相对磁场运动或回路面积发生 变化致使回路中磁通量变化而产生的感应电动势，谓之动生电 动势。 另一种情况是回路面积不变,因磁场变化使回路中磁通量变 化而产生的感应电动势,谓之感生电动势。
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B
fmv=qvB
载流子相对于导体的定向运 动速度u，所受洛仑兹力
f mu
F
fmu= quB
总洛仑兹力
u
f mv
v
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Ｆ＝ qvB＋ quB
载流子的合速度
V u v
B
总的洛仑兹力的功率为
f mu
F
P F V
(qv B qu B) (v u ) qv B v qu B v qv B u qu B u
在任意的稳恒磁场中，一个任意形状的导线线圈L(闭合的 或或不闭合的)在运动或发生形变时，各个线元的速度v 的大 小和方向都可能是不同的。这时，在整个线圈L中所产生的动 生电动势为
L
(v B) dl
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３、产生动生电动势过程中的能量转换 产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力，说明洛仑兹力在 输运电荷的过程中作了功，可在§9-4中已交待因洛仑兹力总 是垂直于电荷的运动速度而不做功，这是一对矛盾 。 在运动导体中载流子具有随 导体本身的运动速度v，而受洛 仑兹力
一、动生电动势
1、动生电动势的经典电子理论解释
a
＋＋
b
fm
v
图中导线ab以v向右切割磁力线，导体中自由电子也以 v速向右运动。
则由 f m ev B 知电子将向下堆积，而a端将因缺
少电子而带正电，
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a
＋＋
k
于是在导体内就形成一个由 ab的附加电场E/， 电子又将受到一个电场力 fe e E 向上，
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二、楞次定律
１、定律内容：
闭合回路中产生的感应电流的方向，总是使得这感应电流 在回路中所产生的磁通去补偿（或反抗）引起感应电流的磁 通的变化。
*：注意其“补偿”的是磁通的变化，而不是磁通本身。
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2、感应电流方向的判断 确定外磁场方向→分析磁通量的增减△ m→运用“反 抗磁通量的变化”判断感应电流磁场的方向→运用右手缧 旋法则确定感应电流方向（即感应电动势方向）。
原
S
感
N N
v
S
3、楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现。
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§11-2 动生电动势
感应电动势的非静电力实质？
感生电动势
dB dS d (m ) d (B S ) ＝－ ( S B ) dt dt dt dt