第十讲(第八章：电磁感应 电磁场)

第八章 电磁感应 电磁场
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第五版 8-1 电磁感应定律
电磁感应 电磁场
一、电磁感应现象
1、电磁感应现象的发现
•1820年，Oersted发现了电流的磁效应
•1831年11月24日，Faraday发现电磁感应现象
•1834年，Lenz在分析实验的基础上，总结出了判 断感应电流分向的法则 •1845 年 ， Neumann 借 助 于 安 培 的 分 析 ， 从 矢 势 的角度推出了电磁感应定律的数学形式。
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一 电磁感应现象
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2、电磁感应的几个典型实验
感应电流与N-S的 与有无磁介质速度、 与有无磁介质开关速
磁性、速度有关 电源极性有关
度、电源极性有关
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B
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B
感生电流与磁感应强度的 大小、方向，与截面积S 变化大小有关。
感生电流与磁感应强度的大 小、方向，与线圈转动角速 度大小方向有关。
3、结论
•通过一个闭合回路所包围的面积的磁通量发生变化时，不
管这种变化是由什么原因引起的，回路中就有电流产生，
这种现象称为电磁感应现象。
•感应电流：由于通过回路中的磁通量发生变化，而在回路
与 L 反向
与L 同向
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三、楞次定律
楞次（Lenz,Heinrich Friedrich Emil）
楞次是俄国物理学家和地球物理学家，生于 爱沙尼亚的多尔帕特。早年曾参加地球物理 观测活动，发现并正确解释了大西洋、太平 洋 、 印 度 洋 海 水 含 盐 量 不 同 的 现 象 ， 1845 年 倡 导 组 织 了 俄 国 地 球 物 理 学 会 。 1836 年 至 1865 年 任 圣 彼 得 堡 大 学 教 授 ， 兼 任 海 军 和 师 范等院校物理学教授。
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8-0 教学基本要求 8-1 电磁感应定律 8-2 动生电动势和感生电动势 8-3 自感和互感 *8-4 RL电路 8-5 磁场的能量 磁场能量密度 8-6 位移电流 电磁场基本方程的积分形式
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感应电动势的方向
Ei
dΦ dt
B
B与回路成右螺旋
Φ0
N
dΦ 0 dt
Ei 0
S
Ei 与回路取向相反
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第五版 2、电动势方向:
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• 确定回路绕行方向；规定电动势的方向与回路的绕行方向 一致时为正。 • 根据回路的绕行方向，按右手螺旋法则定出回路所包围面 积的正法线方向；在根据回路所包围面积的正法线方向，确 定磁通量的正负； • 根据磁通量变化率的正负来确定感应电动势的方向。
中产生的电流。
•感应电动势：由于磁通量的变化而产生的电动势叫感应电
动势。
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二 电磁感应定律
当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生 变化时，回路中会产生感应电动势，且感应 电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.
E
i
k
dΦ dt
负号表示感应电动势
总是反抗磁通的变化
楞次主要从事电学的研究。楞次定律对充实、完善电磁感应规 律是一大贡献。1842年，楞次还和焦耳各自独立地确定了电流 热效应的规律，这就是大家熟知的焦耳——楞次定律。他还定 量地比较了不同金属线的电阻率，确定了电阻率与温度的关系； 并建立了电磁铁吸力正比于磁化电流二次方的定律。
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三 楞次定律
五 了解位移电流和麦克斯韦电场的基 本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式） 的物理意义.
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电磁感应 电磁场ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•电磁感应现象的发现是电磁学发展史上的一个重要 成就，它进一步揭示了自然界电现象与磁现象之间的 联系。 •在理论上，它为揭示电与磁之间的相互联系和转化 奠定实验基础，促进了电磁场理论的形成和发展；
•在实践上，它为人类获取巨大而廉价的电能开辟了 道路，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。
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法拉第（Michael Faraday， 1791－1867）
英国物理学家和化学家， 电磁理论的创始人之一. 他创造性地提出场的思想， 最早引入磁场这一名称. 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， 及光的偏振面在磁场中的 旋转.
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一 掌握并能熟练应用法拉第电磁感应 定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明 其方向.
二 理解动生电动势和感生电动势的本 质.了解有旋电场的概念.
三 了解自感和互感的现象，会计算几 何形状简单的导体的自感和互感.
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四 了解磁场具有能量和磁能密度的概 念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量.
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3、楞次定律与能量守恒定律
楞次定律是能量守恒定律的一种表现
例如 机械能
焦耳热
维持滑杆运
B × × × × × ×
国际单位制 Ei
Φ
伏特
k 1
韦伯
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（1）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成
Ei
d
dt
磁通匝数（磁链） NΦ
（2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为
Ii
1 R
dΦ dt
q
t2 Idt
t1
1 R
Φ2 dΦ
Φ1
1 R
(Φ1
Φ2 )
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闭合的导线回 路中所出现的感应 电流，总是使它自 己所激发的磁场反 抗任何引发电磁感 应的原因（反抗相 对运动、磁场变化 或线圈变形等）.
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B N
F
v
S
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用 楞 次 定 律 判 断 感 应 电 流 方 向
v B
I
S
N
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v B
v
I
N
S v