大学物理 第三篇 电磁感应(法拉第电磁感应定律 )ppt课件
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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
法拉第电磁感应定律 课件
⑤公式E＝n ΔΦ 中，若Δt取一段时间，则E为Δt这
Δt
段时间内的平均值．当磁通量的变化率 ΔΦ 不是均匀
Δt
变化的，平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术
平均值．若Δt 趋近于零，则E为瞬时值，故此式多用于求
电动势的平均值．
下列几种说法正确的是( ) A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势 一定越大
解析：磁通量的变化是由磁场的变化引起的，应该用 公式ΔΦ＝ΔBSsin θ来计算，所以
ΔΦ ＝ΔBSsin θ＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5 Wb
＝4×10－4 Wb.
磁通量的变化率用公式
ΔΦ Δt
＝ Wb/s＝8×10－3 Wb/s，
感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律
E＝n ΔΦ ＝200×8×10－3 V＝1.6 V. Δt
能转化的过程．
(4)由于反电动势的存在，使回路中的I＝
E电源－E反 R总
，所
以在有反电动势工作的电路中，不能用闭合电路的欧姆定律
直接计算电流．
1
E＝ΔΔΦt
＝BSΔ－t 0＝
B·2·OB·l ≈4.33 Δt
V.
答案：(1)1.06 A (2)4.33 V
四、反电动势
1．反电动势的概念
如下图所示，当电动机通过如下图所示的电流时，线圈 受安培力方向可用左手定则判断，转动方向如图中所示，此时 AB、CD两边切割磁感线，必有感应电动势产生，感应电流方 向可用右手定则判断，与原电流反向．故这个电动势为反电动 势，它会阻碍线圈的转动．如果线
(2)B、L、v三者均不变时，在Δt时间内的平均感应电动
势才和它的瞬时电动势相同.
如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB 可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导 轨匀速向右滑动，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电 阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T．求：
法拉第电磁感应定律ppt课件全
E n 算出的是平均感应电动势 t
当磁通量均匀变化时,某一时刻的瞬时感应电动 势等于全段时间内导体的平均感应电动势。
8
巩固练习：
1．穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每 秒钟均匀地增加2 Wb，则：
A．线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V
√B．线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V
C．线圈中的感应电动势始终是2 V D．线圈中不产生感应电动势
由I
E R
r
知：大，总电指阻针一偏定转时角，越E大越。大，I越
问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈
中，快插入和慢插入有什么相同和不同？
从条件上看 相同 Φ都发生了变化 不同 Φ变化的快慢不同
从结果上看 都产生了I 产生的I大小不等6
2．磁通量变化越快，感应电动势越大。
二、法拉第电磁感应定律
Φ
t3 t4
O
t1 t2
t
图1
图2
18
例2.如图 (a)图所示，一个500匝的线圈的两 端跟R＝99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的 匀强磁场中，线圈的横截面积为20 cm2，电阻 为1 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的图象 如(b)图，求磁场变化过程中通过电阻R的电流 为多大？
19
【解析】 由题图(b)知：线圈中磁感应强度 B 均匀 增加，其变化率ΔΔBt ＝(504－1s0)T＝10 T/s. 由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动 势为 E＝nΔΔΦt ＝nΔΔBt S＝500×10×20×10－4 V＝10 V. 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为 I＝R＋E r＝991＋0 1A＝0.1 A.
巩固练习
2．一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀 速转动，穿过某线路的磁通量Φ随时间t变化的关系 如图1，当线圈处于如图2所示位置时，它的：
法拉第电磁感应定律 课件
ΔΦ
Δt .
2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通量的变化率成正比．
ΔΦ
(2)数学表达式：__E_＝___Δ__t __．
(3)若闭合电路是一个 n 匝线圈，每匝线圈中的磁通 量的变化率都相同，则整个线圈中的感应电动势是单匝
ΔΦ
的 n 倍，数学表达式为 E＝n Δt . (4)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电
Φ 变化的多少
ΔΦ＝Φ2－Φ1
磁通量的
表示穿过某一
变化率 Wb/s 面积的磁通量
ΔΦ
Δt
变化的快慢
ΔΔΦt ＝BΔΔ·ΔBΔt ·St S
ΔΦ 特别提醒 Φ、ΔΦ、 均与线圈匝数无关，它们
Δt ΔΦ
的大小没有直接关系，Φ 很大时， 可能很小，也可能 Δt
ΔΦ 很大；Φ＝0 时， 可能不为零．
Δt
【典例 1】 如图所示，L 是用绝缘导线绕制的线圈，
此时电阻为 R＝(OB＋OA＋AB)×0.2 Ω≈8.19 Ω，所 以 I＝ER≈1.06 A.
(2)3 s 内的感应电动势的平均值为 E＝ΔΔΦt ＝BSΔ－t 0
＝B·12·ΔOt B·l≈4.33 V.
拓展三 电磁感应与电路问题的综合
1．电磁感应中的电路问题，实际上是电磁感应和恒 定电流问题的综合题．感应电动势大小的计算、方向的 判定以及电路的等效转化，是解决此类问题的关键．
(1)定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中 产生的削弱电源电动势作用的感应电动势．
(2)反电动势的作用：阻碍线圈的转动．如果要使线 圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，此时， 电能转化为其他形式的能．
拓展一 对法拉第电磁感应定律的理解
Δt .
2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通量的变化率成正比．
ΔΦ
(2)数学表达式：__E_＝___Δ__t __．
(3)若闭合电路是一个 n 匝线圈，每匝线圈中的磁通 量的变化率都相同，则整个线圈中的感应电动势是单匝
ΔΦ
的 n 倍，数学表达式为 E＝n Δt . (4)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电
Φ 变化的多少
ΔΦ＝Φ2－Φ1
磁通量的
表示穿过某一
变化率 Wb/s 面积的磁通量
ΔΦ
Δt
变化的快慢
ΔΔΦt ＝BΔΔ·ΔBΔt ·St S
ΔΦ 特别提醒 Φ、ΔΦ、 均与线圈匝数无关，它们
Δt ΔΦ
的大小没有直接关系，Φ 很大时， 可能很小，也可能 Δt
ΔΦ 很大；Φ＝0 时， 可能不为零．
Δt
【典例 1】 如图所示，L 是用绝缘导线绕制的线圈，
此时电阻为 R＝(OB＋OA＋AB)×0.2 Ω≈8.19 Ω，所 以 I＝ER≈1.06 A.
(2)3 s 内的感应电动势的平均值为 E＝ΔΔΦt ＝BSΔ－t 0
＝B·12·ΔOt B·l≈4.33 V.
拓展三 电磁感应与电路问题的综合
1．电磁感应中的电路问题，实际上是电磁感应和恒 定电流问题的综合题．感应电动势大小的计算、方向的 判定以及电路的等效转化，是解决此类问题的关键．
(1)定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中 产生的削弱电源电动势作用的感应电动势．
(2)反电动势的作用：阻碍线圈的转动．如果要使线 圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，此时， 电能转化为其他形式的能．
拓展一 对法拉第电磁感应定律的理解
法拉第电磁感应定律 课件
[解析] MN 滑过的距离为L3时，如图甲所示，它与 bc 的接触点为 P， 等效电路图如图乙所示。
由几何关系可知 MP 长度为L3，MP 中的感应电动势 E＝13BLv MP 段的电阻 r＝13R MacP 和 MbP 两电路的并联电阻为 r 并＝1313×＋2323R＝29R 由欧姆定律，PM 中的电流 I＝r＋Er并
别 某段导体的感应电动势不一定为零 感线时产生的感应电动势
由于是整个电路的感应电动势，因此 电源部分不容易确定
是由一部分导体切割磁感线的运 动产生的，该部分导体就相当于 电源
联 公式 E＝nΔΔΦt 和 E＝Blvsin θ 是统一的，当 Δt→0 时，E 为瞬时感应电动 系 势，只是由于高中数学知识所限，现在还不能这样求瞬时感应电动势，
甲
乙
丙
(4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时。 (5)当导体绕一端转动时如图所示，由于导体上各点的速度不同，是 线性增加的，所以导体运动的平均速度为 v ＝0＋2ωl＝ω2l，由公式 E＝Bl v 得，E＝Blω2l＝12Bl2ω。
(6)公式中的 v 应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场 运动时，也有电磁感应现象产生。
[答案] (1)n3πRBt00r22 电流由 b 向 a 通过 R1 (2)nπ3BR0tr022t1
【总结提能】 解决与电路相联系的电磁感应问题时，关键是求出回路的感应电动 势，有时候还要正确画出等效电路图，或将立体图转换为平面图。
[典例] 如图所示，直角三角形导线框 abc 固定在匀强磁场中，ab 是 一段长为 L、电阻为 R 的均匀导线，ac 和 bc 的电阻可不计，ac 长度为L2。 磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里。现有一段长度为L2，电阻为R2 的均匀导体棒 MN 架在导线框上，开始时紧靠 ac，然后沿 ab 方向以恒定 速度 v 向 b 端滑动，滑动中始终与 ac 平行并与导线框保持良好接触，当 MN 滑过的距离为L3时，导线 ac 中的电流为多大？方向如何？
法拉第电磁感应定律课件
思考2：将条形磁铁从同 一高度，插入线圈中，快 插入和慢插入由什么相同 和不同？
实验结论
磁通量变化越快，感应电流I越大，感应 电动势E越大。
进一步猜想：感应电动势的大小很可能与 磁通量的变化率有关，并且成正比。
二、法拉第电磁感应定律
E t
E k t 国际单位制k=1
单匝线圈产生的感应电动势：E t
有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为 R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方 向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环 某一截面的电荷量为多少？
巩固练习
解析：I= E
R E
t
I=
t R
又 Q=It
Q= = 0.2 0.01 0.1 0.01 =0.01C
R
0.1
导线切割磁感线产生的电动势
v
E=BLv sin
vv
巩固练习
匝数为N＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω ，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场 穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求 ：线圈中的感应电流的大小。
巩固练习
解析：
I= E R
EN
t
I=N
t R
I=30A
巩固练习
法拉第电磁感应定律
一、感应电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势 叫感应电动势（E）
2、产生条件：穿过电路的磁通量发生变化
影响感应电动势大小的因素
实验：将条形磁铁如图所示插入线圈中，电 流计表指针发生偏转。
思考1：电流表指针偏转原 因是什么，电流表指针偏 转程度跟感应电动势的大 小有什么关系？
E
F
电机转动
课堂小结
1、法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿
实验结论
磁通量变化越快，感应电流I越大，感应 电动势E越大。
进一步猜想：感应电动势的大小很可能与 磁通量的变化率有关，并且成正比。
二、法拉第电磁感应定律
E t
E k t 国际单位制k=1
单匝线圈产生的感应电动势：E t
有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为 R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方 向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环 某一截面的电荷量为多少？
巩固练习
解析：I= E
R E
t
I=
t R
又 Q=It
Q= = 0.2 0.01 0.1 0.01 =0.01C
R
0.1
导线切割磁感线产生的电动势
v
E=BLv sin
vv
巩固练习
匝数为N＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω ，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场 穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求 ：线圈中的感应电流的大小。
巩固练习
解析：
I= E R
EN
t
I=N
t R
I=30A
巩固练习
法拉第电磁感应定律
一、感应电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势 叫感应电动势（E）
2、产生条件：穿过电路的磁通量发生变化
影响感应电动势大小的因素
实验：将条形磁铁如图所示插入线圈中，电 流计表指针发生偏转。
思考1：电流表指针偏转原 因是什么，电流表指针偏 转程度跟感应电动势的大 小有什么关系？
E
F
电机转动
课堂小结
1、法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿
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
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
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
《法拉第电磁感应定律》共29张ppt精选全文
电学方面1821年法拉第完成了第一项重大的电发明，即第一台电动机，通俗来解释就是通过使用电流将物体运动。虽然在现代技术看来，这个装置十分简陋，但它却开创电动机的发展史。1831年法拉第在实验中发现了电磁感应，也就是当一块磁铁穿过一个闭合线路时 ，线路内就会有感应电流产生。这也成为了法拉第一生最伟大的贡献之一。同年法拉第发明了圆盘发电机，这是法拉第第二项重大的电发明。
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势 。 产生感应电 动势的那部分导体就相当于电源。
感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？
在实验中，速度越快、磁场越强、匝数越多， 产生的感应电动势就越ห้องสมุดไป่ตู้。
是不是感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关呢？
在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量 的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律 。
现代科学研究中常要用到高 速电子，电子感应加速器就是利用感生电场 使电子加速的设备。 它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之 间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆 周运动。 电磁铁线圈电流的大小、方向可以变 化，产生的感生电场使电子加速。 上图为侧视 图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下 看，电子沿逆时针方向运动。 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一 致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子 加速？
导线切割磁感线时的感应电动势
＝
∆Φ ＝ Φ 2－ Φ 是磁通量的变化量
是磁通量的变化率
n 是线圈的匝数 单匝时（n=1）：
为有效长度
为与磁感线方向的夹角
为导线和磁场间的相对速度
与＝ 的对比
感生电动势
感生电场
变化的磁场周围所产生的电场
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势 。 产生感应电 动势的那部分导体就相当于电源。
感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？
在实验中，速度越快、磁场越强、匝数越多， 产生的感应电动势就越ห้องสมุดไป่ตู้。
是不是感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关呢？
在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量 的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律 。
现代科学研究中常要用到高 速电子，电子感应加速器就是利用感生电场 使电子加速的设备。 它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之 间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆 周运动。 电磁铁线圈电流的大小、方向可以变 化，产生的感生电场使电子加速。 上图为侧视 图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下 看，电子沿逆时针方向运动。 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一 致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子 加速？
导线切割磁感线时的感应电动势
＝
∆Φ ＝ Φ 2－ Φ 是磁通量的变化量
是磁通量的变化率
n 是线圈的匝数 单匝时（n=1）：
为有效长度
为与磁感线方向的夹角
为导线和磁场间的相对速度
与＝ 的对比
感生电动势
感生电场
变化的磁场周围所产生的电场
《法拉第电磁感应定律》ppt课件
研究新材料和新技术在法拉第电磁感应定律中的应用，如 超导材料、纳米材料、石墨烯等，探索其在提高电磁感应 效应和推动技术革新方面的潜力。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
THANKS
电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
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电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
法拉第电磁感应定律 课件
[典例] 如图 4-4-6 所示，边长为 0.1 m 的正方形线圈 ABCD 在大小为 0.5 T 的匀强磁 场中以 AD 边为轴匀速转动。初始时刻线圈平 面与磁感线平行，经过 1 s 线圈转了 90°，求： 图 4-4-6
(1)线圈在 1 s 时间内产生的感应电动势的平均值。 (2)线圈在 1 s 末时的感应电动势大小。 [解析] 初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过 线圈的磁通量为零，而 1 s 末线圈平面与磁感线垂直，磁 通量最大，故有磁通量变化，有感应电动势产生。
法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感 应电动势的那部分导体相当于电源 。 (2)在电磁感应现象中，若 闭合 导体回路中有感应电流，电 路就一定有感应电动势；如果电路 断开 ，这时虽然没有感应电 流，但感应电动势依然存在。
2．法拉第电磁感应定律
(1)根据 E＝ΔΔΦt 可得在转过 90°的过程中产生的平均 感应电动势 E＝ΔΔΦt ＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V。
(2)当线圈转了 1 s 时，恰好转了 90°，此时线圈的速 度方向与磁感线的方向平行，线圈的 BC 段不切割磁感线 (或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应 电动势，E′＝0。
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，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。
先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为
()
A．12
B．1
C．2
D．4
[思路点拨] 线框位于匀强磁场中，磁通量发生均匀变 化，根据法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小。
3《法拉第电磁感应定律》PPT课件
E Blv
2
进行计算,因为从O→A,各点的线速度 是均匀变化的,故取棒中点的速度代表 棒的平均速度，由
E Blv中 BL（L / 2） BL / 2
例与练14
如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场 的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺 时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s， 求：棒产生的感应电动势有多大？
公式 ① E n t
与公式 ②
E BLv sin
有哪些区别和联系？
问题：公式 ①
的区别和联系？ 1、区别： (1) ①求出的是平均感应电动势, E和某段时
与公式 ② E BLv sin En t
a L b c
间或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应. (2)①求出的是整个回路的感应电 动势；②求出的是某部分导体的电动 势。
思考:
问题1：什么叫电磁感应现象？
利用磁场产生电流的现象
问题2：产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路
（2）磁通量变化
问题3：感应电流方向如何判断？
1、磁通变化型：
楞次定律
基本步骤？ 对象？
2、导体切割型：
右手定则
内容？
对象？
问题4：试从本质上比较甲、乙两电路的异同
S
甲 G 乙 N
产生电动势的那部分导体相当于电源
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗? 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无 直接关系:磁通量大，磁通量的变化率不一定大;磁 通量的变化大，磁通量的变化率不一定大.
3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
磁通量Ф 穿过回路的磁感 线的条数多少
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。
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
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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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在任意坐标处取一面元 ds
ox
N N B dS
S
8
N N
B dS N
d a
Bds N
I
ldx
S
S
d 2 x
N Il d a
2 ln d
L
NI0l sin t ln d a
2
d
I ds l
i
d
dt
da
ox
0 r NI0l costln d a
2
d
交变的 电动势
×××××××× ×××××××× ××××××××
本质是电动势 electromotive force
2
二. 规律
1. 法拉第电磁感应定律
感应电动势的大小 induction emf 2. 楞次定律 Lenz law
d i dt
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。
lB
sin
di
(v
B)
dl
vBdlcos
B
2
zl
B sin2 ldl
L
i di B sin2 ldl
r
b
v
B
dl
l
0
B L2 sin 2 >0 方向从 a
a0
b
2
16
. . S. . . . .
BS
. . .L. . . .
由
i
d
dt
dB S >0 d致
S i
两种绕行方向得到的结果相同
6
讨论
d 使用 i dt 意味着约定
磁链 magnetic flux linkage
对于N 匝串联回路 每匝中穿过的磁通分别为
S
求：面积S边界回路中的电动势 . . . . . . .
若绕行方向取如图所示的回路.方.
.
L
.
.L.
.
向按约定 磁通量为正 即 BS
由
i
d
dt
dB S < 0 dt
负号 电动势的方向
S i
说明 与所设的绕行方向相反 5
若绕行方向取如图所示的方向L
.
.
均.匀.磁场. B.
.
按约定 磁通量取负
i
v
B
dl
适用于切割磁力线的导体
di
ba
vB
dl
i
d i
z
B
例 在空间均匀的磁场中 B Bz
b
导线ab绕Z轴以 匀速旋转
L
导线ab与Z轴夹角为
设 ab L 求：导线ab中的电动a势
15
解：建坐标如图 在坐标 l处取 dl
该段导线运动速度垂直纸面向内
运动半径为 r
v
B
vB
rB
1，2， ，N
则有
i
1 2
N
d1 d2
dt dt
dN
dt
i
d
dt
i 磁链
i
7
例：直导线通交流电 置于磁导率为 的介质中
求：与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势
已知 I I0 sin t
其中 I0 和 是大于零的常数
I
解：设当I 0时，电流方向如图
L ds l
设回路L方向如图 建坐标系如图 d a
动生电动势的非静电场？ 感生电动势的非静电场？性质？
11
§2 动生电动势
一. 典型装置
l
导线 ab在磁场中运动
电动势怎么计算？
a
均匀磁场 B
v
b
1.中学：单位时间内切割磁力线的条数
i Blv
由楞次定律定方向
a
i
b
12
2. 法拉第电磁感应定律
L
建坐标如图 设回路L方向如图
Blxt
l 0
a
均匀磁场 B
9
i
0 r NI0l 2
costln
d
d
a
t
t 2
i> 0 i
i <0 i
L I ds l
da
ox
普遍
10
把感应电动势分为两种基本形式 动生电动势 motional emf 感生电动势 induced emf
下面 从场的角度研究电磁感应 电磁感应对应的场是电场
它可使静止电荷运动 研究的问题是：
v
bx
d
dx
i
dt
Bl dt
Blv
a
i
b
负号说明电动势方 向与所设方向相反
13
3. 由电动势与非静电场强的积分关系
非静电力－－洛仑兹力
fm
EK
qv
B
qv
B
v
B
q
a
B
v
B
dl
e
v
fm
i
a
v
B
dl
b
a
b
i vBdl vBl >0
i
ba
b
14
讨论
d
i dt 适用于一切产生电动势的回路
楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的
具体体现。
3
3. 法拉第电磁感应定律 〔配以某些约定的 或考虑楞次定律的〕
d i dt
约定 首先任定回路的绕行方向
规定电动势方向与绕行方向一致时为正 当磁力线方向与绕行方向成右螺时
规定磁通量为正 4
如均匀磁场 B
dB >0
dt
. . 均.匀.磁场. B. .
第六章 电磁感应
electromagnetic induction
奥斯特
电流磁效应
对称性
磁的电效应？
反映了物质世界对称的
美
§1 法拉第电磁感应定律 Faraday law of ~
1
一. 现象
v
v
R
第一类
第二类
G
左面三种情况 均可使电流计 指针摆动
Φ 变化
××××××× × B
v ××××××××