麦克斯韦方程组资料.pptx
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1、麦克斯韦方程组资料麦克斯韦方程组资料电电 流流磁磁 场场产产 生生电磁感应电磁感应感应电流感应电流 1831 年法拉第年法拉第闭合回路闭合回路变化变化实验实验产生产生第1页/共36页13-1 电电 磁磁 感感 应定律应定律一、电磁感应现象一、电磁感应现象 第2页/共36页第3页/共36页 1、磁场不变、磁场不变(稳定稳定),线圈相对于磁铁运动,线,线圈相对于磁铁运动,线圈中产生了电流。圈中产生了电流。2、线圈固定,磁场变化,线圈中产生了电流。、线圈固定,磁场变化,线圈中产生了电流。在以下两种情况下线圈中会产生电流在以下两种情况下线圈中会产生电流 结论:结论:当穿过一个闭合导体回路的当穿过一个闭
2、合导体回路的磁通量磁通量发生变发生变化时,回路中就产生电流,这种现象叫化时,回路中就产生电流,这种现象叫电磁感应现电磁感应现象象,所产生的电流叫,所产生的电流叫感应电流感应电流。电磁感应产生的电动势叫感应电动势。电磁感应产生的电动势叫感应电动势。电动势:电动势:+为非静电场的场强,即单位正电荷所受到的非静电场力。为非静电场的场强,即单位正电荷所受到的非静电场力。第4页/共36页二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 2.式中式中负号负号表示感应电动势方向与磁通量变化表示感应电动势方向与磁通量变化的关系。的关系。当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生
3、变化时,回路中产生的感应电动势与穿过回路的磁通量对时间变路中产生的感应电动势与穿过回路的磁通量对时间变化率的负值成正比。化率的负值成正比。在国际单位制中:在国际单位制中:k=1法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律说明说明1.式中式中第5页/共36页感应电动势方向的确定:感应电动势方向的确定:先任意规定回路先任意规定回路L的绕行正方向;的绕行正方向;判断穿过回路的磁通量的正负;判断穿过回路的磁通量的正负;确定确定d /dt的正负及的正负及 i的符号;的符号;若若 i 0,i与与L的绕向相同;的绕向相同;若若 i fe 电子继续电子继续向下移动,直至向下移动,直至 fm=fe ,电子不再移动。电子
4、不再移动。此时此时AB是一开路电源是一开路电源(1)第11页/共36页 1、动生电动势只存在于运动的导体上,不运动、动生电动势只存在于运动的导体上,不运动的导体没有动生电动势。的导体没有动生电动势。结论:结论:2、电动势的产生并不要求导体必须构成回路,构、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。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。、要产生动生电动势,导体必须切割磁感线。导线导线AB在单位时间在单位时间内扫过的面积为:内扫过的面积为:通过这面积的磁感通过这面积的磁感线数为:线数为:动生电动势等于运动导线在单位时间内切割的磁动生电动
5、势等于运动导线在单位时间内切割的磁感线条数。感线条数。ABCDAB第12页/共36页 例题例题1 如图所示,一长直导线通有电流如图所示,一长直导线通有电流I,在与它相,在与它相距距d 处有一矩形线圈处有一矩形线圈ABCD,此线圈以速度,此线圈以速度v 沿垂直长沿垂直长直导线方向向右运动,求这时线圈中的感应电动势。直导线方向向右运动,求这时线圈中的感应电动势。解:解:此线圈此线圈AB和和CD边不产生电动边不产生电动势,只有势,只有AD和和BC边产生电动势。边产生电动势。沿顺时针方向沿顺时针方向 二、动生电动势的计算二、动生电动势的计算v第13页/共36页 例题例题2 在磁感应强度为在磁感应强度为
6、B的均匀磁场中一根长为的均匀磁场中一根长为L的导体棒的导体棒OA在垂直于磁场的平面上以角速度在垂直于磁场的平面上以角速度 绕固绕固定轴定轴O旋转,求导体棒上的动生电动势。旋转,求导体棒上的动生电动势。AOvdl 解:解:在距在距O端为端为l 处取一线处取一线元元dl,其速度大小为,其速度大小为 v=l 导线棒在单位时间内扫过的面积为:导线棒在单位时间内扫过的面积为:单位时间内切割磁力线数为:单位时间内切割磁力线数为:第14页/共36页 L L S SO Oa a b取闭合回路取闭合回路OabOOabO,顺时针绕向,顺时针绕向 0 R =RB 所激发的电场分布于整个空间。所激发的电场分布于整个空
7、间。RrLr R =r2B第22页/共36页 例题例题 均匀磁场均匀磁场B被限制在半径为被限制在半径为R的长圆柱形空间的长圆柱形空间内,按内,按dB/dt 匀速率增加,现垂直于磁场放置长匀速率增加,现垂直于磁场放置长l 的金的金属棒,求金属棒中感生电动势,并指出哪端电势高。属棒,求金属棒中感生电动势,并指出哪端电势高。解:解:方法一方法一Rb 端电势高端电势高第23页/共36页R作辅助线作辅助线aOb方法二方法二 所以该电动势即为所以该电动势即为ab段产生的。段产生的。方向:方向:b 端电势高端电势高第24页/共36页三、感生电场的应用三、感生电场的应用三、感生电场的应用三、感生电场的应用1、
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