大学物理电磁感应知识小结.ppt
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1、1第十二章第十二章 电磁感应电磁感应12-1 电磁感应定律电磁感应定律12-2 动生电动势动生电动势12-4 自感和互感自感和互感12-5 磁场的能量磁场的能量 磁能密度磁能密度12-3 感生感生电动势和感生电场电动势和感生电场12-1 电磁感应定律电磁感应定律一、电磁感应现象一、电磁感应现象(导体回路中一部分切割磁力钱)(导体回路中一部分切割磁力钱)2.1.3.总之,磁通量总之,磁通量发生变化发生变化之间夹角变化(线圈在磁场中转动)之间夹角变化(线圈在磁场中转动)不变不变不变不变不变不变变化变化不变不变变化变化(各种原因)(各种原因)2产生电磁感应现象产生电磁感应现象二二、电动势电动势 定义
2、电动势定义电动势:把单位正电荷从负极板通把单位正电荷从负极板通过电源内部移到正极板过电源内部移到正极板,非静电场所作的功非静电场所作的功3定义非静电场强:定义非静电场强:电动势电动势 方向:方向:电源内部负极指向正极电源内部负极指向正极普遍表达式普遍表达式三、三、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律导体回路中导体回路中感应电动势感应电动势 i 的大小与穿过的大小与穿过该回路的磁通量的变化率成正比。该回路的磁通量的变化率成正比。方向:式中方向:式中“”号表示感应电动势的方向。号表示感应电动势的方向。(由楞次定律给出)(由楞次定律给出)大小:大小:如图(如图(a)如图(如图(b)(a)(b)若导体
3、回路是由若导体回路是由N匝串联而成,则匝串联而成,则三、楞次定律三、楞次定律闭合回路中,感应电流的方向,总是使感应电流所产生的磁闭合回路中,感应电流的方向,总是使感应电流所产生的磁场场阻碍阻碍引起感应电流的磁通量的引起感应电流的磁通量的变化变化。感应电流感应电流当每一匝线圈的磁通都相同时当每一匝线圈的磁通都相同时4全磁通,磁通链全磁通,磁通链方向与方向与感应电动感应电动势的方向一致势的方向一致i(a)Ni(b)N12-2 动生电动势动生电动势5一、动生电动势一、动生电动势1.动生电动势的成因动生电动势的成因自由电子受到的洛伦兹力自由电子受到的洛伦兹力非静电力非静电力导体内部产生静电场导体内部产
4、生静电场方向方向ab电子受到的静电力电子受到的静电力平衡时平衡时电荷积累停止,电荷积累停止,ab两端形成稳定的电势差。两端形成稳定的电势差。洛伦兹力是产生动生电动势的根本原因洛伦兹力是产生动生电动势的根本原因。2.动生电动势的表达式动生电动势的表达式非静电场强:非静电场强:运动导线运动导线ab产生的电动势产生的电动势6一般情况:(弯曲导线,非均匀场)一般情况:(弯曲导线,非均匀场)整个导线整个导线 L上的动生电动势上的动生电动势闭合回路上的动生电动势闭合回路上的动生电动势二、电动势的计算二、电动势的计算规定积分路径的方向规定积分路径的方向方向方向 考察该处考察该处的方向,以及的方向,以及的正负
5、的正负电动势正负结果的讨论电动势正负结果的讨论说明电动势的方向与积分路径方向相同说明电动势的方向与积分路径方向相同说明电动势的方向与积分路径方向相反说明电动势的方向与积分路径方向相反洛伦兹力不做功洛伦兹力不做功电子受总洛伦兹力电子受总洛伦兹力7三、动生电动势的功能关系三、动生电动势的功能关系洛伦兹力是产生动生电动势的根本原因洛伦兹力是产生动生电动势的根本原因洛仑兹力究竟作不作功?洛仑兹力究竟作不作功?电子的实际运动速度是电子的实际运动速度是从两个分力的功率角度看:洛仑兹力也不作功。从两个分力的功率角度看:洛仑兹力也不作功。做正功,功率为做正功,功率为做负功,功率为做负功,功率为总功率为零:洛仑
6、兹力不作功总功率为零:洛仑兹力不作功。此图的装置此图的装置 就是一台发电机,电能从何而来?就是一台发电机,电能从何而来?是电源中的非静电力是电源中的非静电力的宏观表现是的宏观表现是ab中电流受的安培力中电流受的安培力8安培力使安培力使ab减速,机械能减少,电减速,机械能减少,电能是从机械能转化来的。能是从机械能转化来的。要使要使ab匀速,必须有外力。匀速,必须有外力。可见,电能是从其他形式能量转化而来的。可见,电能是从其他形式能量转化而来的。洛伦兹力起到了能量转换的桥梁作用。洛伦兹力起到了能量转换的桥梁作用。传递能量不提供能量。传递能量不提供能量。例例1.长直导线通恒定电流长直导线通恒定电流
7、I,另一金属棒,另一金属棒ab长长 l,以速度以速度 平平行直导线匀速运动,棒与直导线共面且垂直,且近端与导线的行直导线匀速运动,棒与直导线共面且垂直,且近端与导线的距离为距离为d,求棒中的动生电动势。,求棒中的动生电动势。解:解:电动势的方向由电动势的方向由b指向指向a,a点电势高。点电势高。9例例2.长直导线长直导线通有恒定电流通有恒定电流I,线圈以,线圈以v 运动。求:图示状态的运动。求:图示状态的解:解:10I(t)xblrdr例例3.长直导线中通有变化电流长直导线中通有变化电流I(t),(1)线圈不动,()线圈不动,(2)线圈以)线圈以v运动。求:运动。求:(2)解:解:(1)r11
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