电磁学电磁感应精选文档.ppt
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1、电磁学电磁感应本讲稿第一页,共五十三页 1820 1820 奥斯特奥斯特 电流磁效应电流磁效应对称性对称性磁的电效应?磁的电效应?法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 丹麦物理学家丹麦物理学家丹麦物理学家丹麦物理学家奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特(1777(1777(1777(17771851)1851)1851)1851)本讲稿第二页,共五十三页1 法拉第法拉第电磁感应定律电磁感应定律一、电磁感应的基本现象一、电磁感应的基本现象B变变NSKB变变本讲稿第三页,共五十三页BS变变B变变 wn0本讲稿第四页,共五十三页规律:规律:线圈中的线圈中的B、面积、面积S、两者的夹角、两者的夹角变化变化都会使线
2、圈中产生电流都会使线圈中产生电流电磁感应现象:电磁感应现象:当通过一个闭合回路所围面积的当通过一个闭合回路所围面积的磁通量磁通量发生变化时,不管这种变化是由于什么原因发生变化时,不管这种变化是由于什么原因产生的,回路中就会有产生的,回路中就会有电流电流出现。出现。感应电动势:感应电动势:由于回路的磁通量发生变化而引起的由于回路的磁通量发生变化而引起的电动势电动势。本讲稿第五页,共五十三页将磁铁插入非金属环中,环内有将磁铁插入非金属环中,环内有无感应电动势?有无感应电流无感应电动势?有无感应电流?有感应电动势存在,因有感应电动势存在,因R=而无感应电流。而无感应电流。SV变变感应电流感应电流I感
3、应电动势感应电动势 本质本质本讲稿第六页,共五十三页二、二、楞次定律楞次定律“闭合导体回路中闭合导体回路中感应电流感应电流的的方向方向,总是使它所激发的,总是使它所激发的磁场来磁场来阻止阻止引起感应电流的引起感应电流的磁通量的变化磁通量的变化”当磁通量增加时,感应电流的场与原磁场当磁通量增加时,感应电流的场与原磁场相反相反 当当磁通量减少时,感应电流的场与原磁场磁通量减少时,感应电流的场与原磁场相同相同 电动势方向的判定电动势方向的判定:磁通量磁通量的变化的变化感应电流的感应电流的 磁场方向磁场方向感应电流感应电流 的方向的方向电动势电动势的方向的方向本讲稿第七页,共五十三页I1vISV 楞次
4、定律的另一种表述:楞次定律的另一种表述:“感应电流的感应电流的效果效果总是总是反抗反抗引起感应电流的引起感应电流的原因原因”“原因原因”即磁通变化的原因,即磁通变化的原因,“效果效果”即感应电流的场即感应电流的场本讲稿第八页,共五十三页三、法拉第电磁感应定律三、法拉第电磁感应定律感应电动势:感应电动势:1.1.大小:大小:2.2.方向:方向:两种方法可以判断两种方法可以判断方法方法1 1:由楞次定律判断感应电流由楞次定律判断感应电流I I方向,方向,再由再由I I方向判断感应电动势方向判断感应电动势的方向的方向本讲稿第九页,共五十三页方法方法2 2:2 2)当)当磁力线方向与绕行方向成右螺时磁
5、力线方向与绕行方向成右螺时磁通量磁通量为为正;反之为负。正;反之为负。3 3)由法拉第电磁感应定律求)由法拉第电磁感应定律求 1 1)首先)首先任意规定任意规定回路的绕行方向回路的绕行方向4 4)若)若 0 0,说明,说明电动势方向与绕行方向电动势方向与绕行方向一致;一致;反之,反之,相反。相反。本讲稿第十页,共五十三页如均匀磁场如均匀磁场.均匀磁场均匀磁场 若若绕行方向绕行方向取取如图所示的回路方向如图所示的回路方向 磁力线方向与绕行方向成右螺磁力线方向与绕行方向成右螺,则,则磁通量为正,磁通量为正,000 按约定,磁通量取负按约定,磁通量取负 由由 正号说明正号说明电动势的方向与所设绕行方
6、向一致电动势的方向与所设绕行方向一致两种规定绕行方向得到的两种规定绕行方向得到的结果相同结果相同S本讲稿第十二页,共五十三页 对于由对于由N 匝组成的线圈(串联回路)匝组成的线圈(串联回路)则有则有全磁通全磁通每匝中穿过的磁通分别为:每匝中穿过的磁通分别为:本讲稿第十三页,共五十三页 L解:解:2)任时刻通过线圈平面的磁通)任时刻通过线圈平面的磁通量为量为1)如图规定)如图规定L的正方向的正方向例例1.一面积为一面积为S的单匝平面线圈以恒定角速度的单匝平面线圈以恒定角速度 在磁感应在磁感应强度为强度为B的均匀磁场中转动。转轴与线圈共面,且与的均匀磁场中转动。转轴与线圈共面,且与B垂直。设垂直。
7、设t=0时,线圈法向与时,线圈法向与B同方向,求线圈中的感同方向,求线圈中的感应电动势。应电动势。3)结果推广到结果推广到N N匝线圈匝线圈本讲稿第十四页,共五十三页均匀磁场中,转动的线圈产生均匀磁场中,转动的线圈产生的感应电动势随时间周期性变化的感应电动势随时间周期性变化回路中的感应电流:回路中的感应电流:在线圈连续转动的过程中,线圈中将持续产生交变电流在线圈连续转动的过程中,线圈中将持续产生交变电流和交变电动势,使机械能不断的转化为电能,这就是交流和交变电动势,使机械能不断的转化为电能,这就是交流发电机的工作原理。发电机的工作原理。本讲稿第十五页,共五十三页例例2 2:长直导线通交流电,:
8、长直导线通交流电,置于真空中置于真空中求:与其共面的求:与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势匝矩形回路中的感应电动势解解:设当设当I I 0 0时,电流方向如图时,电流方向如图已知已知其中其中I0 和和 是大于零的常数是大于零的常数1)1)设回路设回路L方向如图方向如图IoxabhxdxL如图取面元如图取面元dS2)2)建坐标系如图建坐标系如图本讲稿第十六页,共五十三页IoxabhxdxL3)交变的电动势交变的电动势本讲稿第十七页,共五十三页ba 按磁通量变化原因把感应电动势分为两按磁通量变化原因把感应电动势分为两种基本形式种基本形式导体在磁场中运动时产生的感应电动势叫动生导体在磁场中运动时产
9、生的感应电动势叫动生电动势电动势 动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势由于磁场变化而引起的感应电动势由于磁场变化而引起的感应电动势电源:提供非静电力的装置电源:提供非静电力的装置非静电力非静电力 :把正电荷从负:把正电荷从负极搬运到正极极搬运到正极I本讲稿第十八页,共五十三页称为非静电性场强称为非静电性场强定义:定义:电源电动势电源电动势1)电动势方向由)电动势方向由“-”经电源经电源“+”2)与两极电压关系与两极电压关系本讲稿第十九页,共五十三页一、动生电动势的起因和计算公式一、动生电动势的起因和计算公式导体在磁场中运动时产生导体在磁场中运动时产生的感应电动势叫动生电动势的感应电动势叫
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