第16章电子教案
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
判断感应电流方向的楞次定律: 闭合回路中产生的感应 电流具有确定的方向，它总是使感应电流所产生的通过回 路面积的磁通量，去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量 的变化。
N
S
N
S
3
注意: (1) 感应电流所产生的磁通量要阻碍的是磁通量的变化， 而不是磁通量本身。
(2) 阻碍并不意味抵消。如果磁通量的变化完全被抵消了， 则感应电流也就不存在了。
所示。若导线ab以恒定的速率v 向右运动，求闭合回路的感应
电动势。
d a
解: 以固定边的位置为坐标原 点，向右为x轴正方向。设t 时 B v
刻ab边的坐标为x，取顺时针
方向为bodab回路的绕行正方 向，则该时刻穿过回路的磁通 量为:
Φ BS Blx
第16章 电磁场
§16.1 法拉第电磁感应定律 §16.2 动生电动势 §16.3 感生电动势 §16.4 自感和互感 §16.5 磁场的能量 §16.6 位移电流 §16.7 麦克斯韦方程组 §16.8 电磁波
作业: 1、2、3、4、5、7、10、12、 13、14、15、16、17、18、20、25。
1
§1 法拉第电磁感应定律
NS
Leabharlann Baidu
1. 电磁感应现象
B
b Fm v
G
a
当穿过一个闭合导体回路所包围的面积内的磁通量发 生变化时（不论这种变化是由什么原因引起的），在导体 回路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象。
回路中所产生的电流称为感应电流。 相应的电动势则称为感应电动势。
2
2．楞次定律
(nˆ, B) / 2
nˆ
0
B
d S d Snˆ
L
nˆ (nˆ,B) / 2
L
0
B
7
若有N 匝线圈，彼此串联，总电动势等于各匝线圈所产生 的电动势之和。令每匝的磁通量为 1、 2 、 3
d 1 d 2
dt dt
磁通链数（或全磁通）: Ψ 1 2 3
d d(1 2 3 )
1833年，法拉第发现了电解定律，1837年发现了电解 质对电容的影响，引入了电容率概念。1845年发现了磁 光效应，后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。
1851年，曾被一致推选为英国皇家学会会长，但被他坚 决推辞掉了。1867年8月25日，他坐在书房的椅子上安祥 地离开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字 和生死年月。
4
法拉第于1791年出生在英国伦敦附近 的一个小村里，父亲是铁匠，自幼家境 贫寒，无钱上学读书。13岁时到一家书 店里当报童，次年转为装订学徒工。
在学徒工期间，法拉第除工作外，利用书店的条件， 在业余时间贪婪地阅读了许多科学著作，例如《化学对 话》、《大英百科全书》的《电学》条目等，这些著作 开拓了他的视野，激发了他对科学的浓厚兴趣。
1812年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。 次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实 验室当助理研究员。在戴维的支持和指导下作了许多化 学方面的研究工作。
5
1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的 论文《关于磁针上的电碰撞的实验》。该文给了他很大的 启发，使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究，在 1831年，他终于发现了电磁感应现象。
回路的感应电动势为:
i
dΦ dt
Bl
dx dt
o b
x
负号表示感应电动势的方向与 回路的正方向相反，即沿回路 的逆时针方向。
|
|
d dt
N2
d dt
N2S
dB dt
N2 线圈的总电阻是R，产生的电流为： i N2S d B
R R dt
N2 N1
9
i N2S d B
R R dt
N1线圈电流增大到I 所需时间为，则
在同一时间内通过N2回路的电量为:
i dq, dt
q dq idt
q
o
idt
o
N2S d B Rdt
dt
dt
若每匝磁通量相同 d N d
dt
dt
设闭合导体回路中的总电阻为R，由全电路欧姆定律得
回路中的感应电流为:
Ii
i
R
1 R
dΦ dt
8
例：用感应电动势测铁磁质中的磁感应强度
冲击电流计的最大偏转 与通过它的电量成正比
S表示环的截面积
铁磁样品做的环
当合上N1线圈的开关，电流增大，它 在铁环中的磁场增强，在N2 线圈中有 感应电动势产生。
dt
N 2 SB R
B qR 用冲击电流计测量q N2S 就可算出磁感应强度。
这是一种测量磁介质中磁感应强度的方法。
N2 N1
10
补充:电动势
从本质上讲，电磁感应产生的是感应电动势，因而在
闭合电路中形成电流。为了加深对电磁感应现象的理解，
先介绍电动势的概念。
电流成闭合，要靠电源提供某
种非静电力。
L Ek d l
Ek
Fk q
如果用 Ek 表示等效的非静电性 根据电磁感应定律:
场强，则感应电动势
i
可表为:
d
i Ek d l
dt
B
d
S
S
Ek
d
l
d dt
S
B
d
S
12
例：矩形框导体的一边ab可以平行滑动，长为l 。整个矩形回
路放在磁感强度为B、方向与其平面垂直的均匀磁场中，如图
楞次(1804～1865)俄国物理学家。1831年 法拉第发现了电磁感应现象后，当时已有许 多便于记忆的“左手定则”、“右手定则”、 “右手螺旋法则”等经验性规则，但是并没有 楞 次 给出确定感生电流方向的一般法则。1833年 楞次在总结了安培的电动力学与法拉第的电磁感应现象 后，发现了确定感生电流方向的定律──楞次定律。楞次 定律说明电磁现象也遵循能量守恒定律。
I
I
（化学电池中，非静电力就是
ε
化学力。）
非静电力
静电力 非静电力要作功——电动势。
11
定义：电源电动势在数值上等于将单位正电荷从电源负极经
电源内部移到正极时非静电力所作的功，即：
A Fk d l q Ek d l
或
式中Ek为非静电场，其定义为 单位正电荷所受的非静电力:
Ek
dl
6
3．法拉第电磁感应定律
叙述:导体回路中的感应电动势 的
大小与穿过导体回路的磁通量的变 化率成正比。
k d
dt
国际单位制中k =1， 负号是楞次定律的要求。
电动势方向:
先选定回路绕行方向，
然后确定的符号。 S B d S
若d / d t 0,则 0 与L反向。
若d / d t 0,则 0 与L同向。
N
S
N
S
3
注意: (1) 感应电流所产生的磁通量要阻碍的是磁通量的变化， 而不是磁通量本身。
(2) 阻碍并不意味抵消。如果磁通量的变化完全被抵消了， 则感应电流也就不存在了。
所示。若导线ab以恒定的速率v 向右运动，求闭合回路的感应
电动势。
d a
解: 以固定边的位置为坐标原 点，向右为x轴正方向。设t 时 B v
刻ab边的坐标为x，取顺时针
方向为bodab回路的绕行正方 向，则该时刻穿过回路的磁通 量为:
Φ BS Blx
第16章 电磁场
§16.1 法拉第电磁感应定律 §16.2 动生电动势 §16.3 感生电动势 §16.4 自感和互感 §16.5 磁场的能量 §16.6 位移电流 §16.7 麦克斯韦方程组 §16.8 电磁波
作业: 1、2、3、4、5、7、10、12、 13、14、15、16、17、18、20、25。
1
§1 法拉第电磁感应定律
NS
Leabharlann Baidu
1. 电磁感应现象
B
b Fm v
G
a
当穿过一个闭合导体回路所包围的面积内的磁通量发 生变化时（不论这种变化是由什么原因引起的），在导体 回路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象。
回路中所产生的电流称为感应电流。 相应的电动势则称为感应电动势。
2
2．楞次定律
(nˆ, B) / 2
nˆ
0
B
d S d Snˆ
L
nˆ (nˆ,B) / 2
L
0
B
7
若有N 匝线圈，彼此串联，总电动势等于各匝线圈所产生 的电动势之和。令每匝的磁通量为 1、 2 、 3
d 1 d 2
dt dt
磁通链数（或全磁通）: Ψ 1 2 3
d d(1 2 3 )
1833年，法拉第发现了电解定律，1837年发现了电解 质对电容的影响，引入了电容率概念。1845年发现了磁 光效应，后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。
1851年，曾被一致推选为英国皇家学会会长，但被他坚 决推辞掉了。1867年8月25日，他坐在书房的椅子上安祥 地离开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字 和生死年月。
4
法拉第于1791年出生在英国伦敦附近 的一个小村里，父亲是铁匠，自幼家境 贫寒，无钱上学读书。13岁时到一家书 店里当报童，次年转为装订学徒工。
在学徒工期间，法拉第除工作外，利用书店的条件， 在业余时间贪婪地阅读了许多科学著作，例如《化学对 话》、《大英百科全书》的《电学》条目等，这些著作 开拓了他的视野，激发了他对科学的浓厚兴趣。
1812年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。 次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实 验室当助理研究员。在戴维的支持和指导下作了许多化 学方面的研究工作。
5
1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的 论文《关于磁针上的电碰撞的实验》。该文给了他很大的 启发，使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究，在 1831年，他终于发现了电磁感应现象。
回路的感应电动势为:
i
dΦ dt
Bl
dx dt
o b
x
负号表示感应电动势的方向与 回路的正方向相反，即沿回路 的逆时针方向。
|
|
d dt
N2
d dt
N2S
dB dt
N2 线圈的总电阻是R，产生的电流为： i N2S d B
R R dt
N2 N1
9
i N2S d B
R R dt
N1线圈电流增大到I 所需时间为，则
在同一时间内通过N2回路的电量为:
i dq, dt
q dq idt
q
o
idt
o
N2S d B Rdt
dt
dt
若每匝磁通量相同 d N d
dt
dt
设闭合导体回路中的总电阻为R，由全电路欧姆定律得
回路中的感应电流为:
Ii
i
R
1 R
dΦ dt
8
例：用感应电动势测铁磁质中的磁感应强度
冲击电流计的最大偏转 与通过它的电量成正比
S表示环的截面积
铁磁样品做的环
当合上N1线圈的开关，电流增大，它 在铁环中的磁场增强，在N2 线圈中有 感应电动势产生。
dt
N 2 SB R
B qR 用冲击电流计测量q N2S 就可算出磁感应强度。
这是一种测量磁介质中磁感应强度的方法。
N2 N1
10
补充:电动势
从本质上讲，电磁感应产生的是感应电动势，因而在
闭合电路中形成电流。为了加深对电磁感应现象的理解，
先介绍电动势的概念。
电流成闭合，要靠电源提供某
种非静电力。
L Ek d l
Ek
Fk q
如果用 Ek 表示等效的非静电性 根据电磁感应定律:
场强，则感应电动势
i
可表为:
d
i Ek d l
dt
B
d
S
S
Ek
d
l
d dt
S
B
d
S
12
例：矩形框导体的一边ab可以平行滑动，长为l 。整个矩形回
路放在磁感强度为B、方向与其平面垂直的均匀磁场中，如图
楞次(1804～1865)俄国物理学家。1831年 法拉第发现了电磁感应现象后，当时已有许 多便于记忆的“左手定则”、“右手定则”、 “右手螺旋法则”等经验性规则，但是并没有 楞 次 给出确定感生电流方向的一般法则。1833年 楞次在总结了安培的电动力学与法拉第的电磁感应现象 后，发现了确定感生电流方向的定律──楞次定律。楞次 定律说明电磁现象也遵循能量守恒定律。
I
I
（化学电池中，非静电力就是
ε
化学力。）
非静电力
静电力 非静电力要作功——电动势。
11
定义：电源电动势在数值上等于将单位正电荷从电源负极经
电源内部移到正极时非静电力所作的功，即：
A Fk d l q Ek d l
或
式中Ek为非静电场，其定义为 单位正电荷所受的非静电力:
Ek
dl
6
3．法拉第电磁感应定律
叙述:导体回路中的感应电动势 的
大小与穿过导体回路的磁通量的变 化率成正比。
k d
dt
国际单位制中k =1， 负号是楞次定律的要求。
电动势方向:
先选定回路绕行方向，
然后确定的符号。 S B d S
若d / d t 0,则 0 与L反向。
若d / d t 0,则 0 与L同向。