电磁感应习题课
10第十章 习题(222345)

二、选择题 1、在下列描述中正确的是( ) B (A)感生电场和静电场一样,属于无旋场 (B)感生电场和静电场的共同点,就是对场中的电荷 具有作用力 (C)因为感生电场对电荷具有类似于静电场对电荷的 作用力,所以在感生电场中也可类似于静电场一样 引入电势 (D)感生电场和静电场一样,是能脱离电荷而单独存 在。 解:根据感生电场性质
• 二、选择题 • 1、两个相同的线圈,每个自感系数均为L0,将它 们顺向串联起来,并放得很近,使每个线圈所产生 的磁通量全部穿过另一个线圈,则该系统的总自感 系数为( ) D • (A)0 (B)L0/2 (C)2L0 (D)4L0 解:设每个线圈通电流I,则 0 NB0 S , L0 顺向串联后,设I不变,则 B 2 B0
2、感生电场是:( )A (A)由变化的磁场激发,是无源场 (B)由电荷激发,是有源场。 (C)由电荷激发,是无源场。 (D)由变化的磁场激发,是有源场。 解:根据感生电场性质 三、计算题 1、如图所示,在两无限长载流导线组成的平面内, 有一固定不动的矩形导体回路。两电流方向相反,若 I I 0 cos t I 0, 有电流, (式中, 为大于0的常数)。求线 圈中的感应电动势。
解:根据法拉第电磁感应定律、 磁矩概念判断
2、一闭合导体环,一半在匀强磁场中,另一半在 磁场外,为了环中感生出顺时针方向的电流,则 应:( )B (A)使环沿轴正向平动。 (B)使环沿轴正向平动。 (C)环不动,增强磁场的磁感应强度。 (D)使环沿轴反向平动。 解:根据法拉第电磁感 应定律判断
• 3、如图,长度为l的直导线ab在均匀磁场B中以速 度 v 移动,直导线ab中的电动势为( ) D (A)Blv. B)Blvsinα. (C)Blvcosα .(D) 0.
电磁感应-习题课

20 20 2a 2a
2 2a2
24.一半径为R的无限长柱形导体上均匀流有电流I,该
导体材料的磁导率为μ0,则在导体轴线上一点的磁场
能量密度wmo= 0 ;在与导体轴线相距r处.(r<R)的
磁场能量密度wmr=
.
I 2r2
H I 1 ( I r 2 ) Ir
2r 2r R 2
(A) 1.5×106V/m; (B)1.5×108V/m; (C)3.0×106V/m; (D)3.0×108V/m.
1 2
0
E
2
B2
20
[B
]
E cB
22.有两个长直密绕螺线管,长度及线圈匝数均相同,半
径分别为r1和r2,管内充满均匀介质,其磁导率分别为μ1
和μ2,设r1 :r2 = 1 :2 , μ1:μ2 =2:1,其自感之比
杆的一端接一个N匝的矩形线圈,线圈的一部分在均匀
磁场B中,设杆的微小振动规律为 x A cost 线圈
随杆振动时,线圈中的感应电动势为
.
i
N
d dt
N
d (Bbx) dt
NBbAsin
t
6.如图所示,电量Q均匀分布在一半径为R、长为
L(L>>R)的绝缘长圆筒上,一单匝矩形线圈的一条边与
圆筒的轴线相重合.若筒以角速度 线性减速旋转.则线圈中感应电流为
0(1
0.
t t0)
线圈回路的通量等于零.
7.如图所示,一半径为r的很小的金属环,在初始时刻与
一半径为a(a>>r)的大金属圆环共面且同心,在大圆环
中通以恒定的电流I,方向如图.如果小圆环以匀角速绕
大学物理 磁学习题课

( I 1 I 2 ) ln 2
第11章 恒定电流的磁场
17
MN上电流元I3dx所受磁力:
0 I1
a M
dx N
c I2
d F I 3 B d x I 3 [ 2(r x) 2(2r x) ] d x
r
0 I1
I3 r Or b
r d
x
F I3 [
0
0 I1
2(r x)
0I2
2(2r x)
]d x
0I3
S
B
圆面
Φm
2 B S BR cos
1 B d S B R 2 2
n
60°
R
B
任意曲面
S
S
很多漏掉负号 类似本页二.1(1)磁通量
12
第11章 恒定电流的磁场
P42 一选择1.
H dl 2 I L1
H dl I L2
1
第11章 恒定电流的磁场
16
P44 二1、如图所示,载有电流I1和I2的长直导线ab和cd相互平行,相距为
3r,今有载有电流I3的导线MN = r,水平放置,且其两端MN分别与I1、I2 的距离都是r,ab、cd和MN共面,求导线MN所受的磁力大小和方向.
载流导线MN上任一点处的磁 感强度大小为: I 0 I 2 0 1 I1 B 2( r x ) 2( 2r x )
1
B
•直导线延长线上
a
第11章 恒定电流的磁场
P
6
2.
圆电流轴线上某点的磁场
B
大小:
电磁感应习题课

高二物理简报 电磁感应的综合应用【知识点一】电磁感应中的电路问题、与力学综合问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于 。
(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 ,其余部分是 。
2.电源电动势和路端电压(1)电动势:E =Bl v 或E = 。
(2)路端电压:U =IR = 。
3.安培力的大小⎭⎪⎬⎪⎫感应电动势:E =Bl v感应电流:I =E R 安培力公式:F =BIl ⇒F =B 2l 2vR4.安培力的方向(1)先用 确定感应电流方向,再用 确定安培力方向。
(2)根据楞次定律,安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向 。
[试一试]1、如图所示,MN 、PQ 是间距为L 的平行金属导轨,置于磁感应强度为B ,方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,M 、P 间接有一阻值为R 的电阻。
一根与导轨接触良好、有效阻值为R2的金属导线ab 垂直导轨放置,并在水平外力F 的作用下以速度v 向右匀速运动,则(不计导轨电阻)( )A .通过电阻R 的电流方向为P →R →MB .a 、b 两点间的电压为BL vC .a 端电势比b 端高D .外力F 做的功等于电阻R 上发出的焦耳热2、如图所示,ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道,轨道间距为l ,其电阻可忽略不计。
ac 之间连接一阻值为R 的电阻,ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆,它与ab 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动,其电阻可忽略。
整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B 。
当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时,杆ef 所受的安培力为( )A.v B 2l 2RB.v Bl RC.v B 2l RD.v Bl 2R【重难点突破一】电磁感应与电路知识的综合应用1.对电磁感应电源的理解(1)电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定。
(2)电源电动势的大小可由E =Bl v 或E =n ΔΦΔt 求得。
13 电磁学:第20、21章 习题课及部分习题解答

Zhang Shihui
2) dΨmA = M dI = 6.28×10−4 × (−50) = −3.14×10−6 (Wb/s)
dt
dt
3) ε = − dΨmA = 3.14 ×10−4 (V)
dt
题.一螺绕环单位长度上的线圈匝数为n =10匝/cm。环
心材料的磁导率μ =μ0。求在电流强度I为多大时,线圈 中磁场的能量密度w =1J/m3? (μ0 =4π×10-7 T·m/A)
正方向如箭头所示,求直导线中的感生电动势。
解:设直导线中通电流i,计算直导
线在线圈中产生的磁通量ϕ ;通过 y
计算互感系数M=ϕ/i,进而求感生电
A yDI
动势。
O
x E Cx
建立如图所示的坐标系,y沿直导线。 b
取如图所示的窄带作为微元 dS = 2 ydx
B
h
其中 y = tan 30ο = 3
解: ε ac = ε ab + εbc
而
εab
=
−
d Φ扇形Oab dt
=
−
d dt
⎛ ⎜⎜⎝
−
3 4
R2B
⎞ ⎟⎟⎠
=
3R2 d B 4 dt
第20、21章 电磁感应 电磁波
练习册·第20章 电磁感应·第8题
εbc
=
−
d ΦΔObc dt
= − d [− π R2
dt 12
B] =
π R2
12
解:根据充电方向知Æ极板间场 强竖直向下。
由于充电电流 i 的增加 dD向下且
变大。
dt
+i
P⊗H E
−
由方向成右手螺 旋定则。
【大学物理bjtu】磁习题课2(磁感应)

∫∫ D ⋅ dS = ∫∫∫ ρdV
S V
通量
∫∫ B ⋅ dS = 0
dΦ ∂B ∫LE ⋅ dl = − dt = −∫∫S ∂t ⋅ dS ∂D ∫LH ⋅ dl = ∫∫S jC ⋅ dS + ∫∫S ∂t ⋅ dS
S
环流
要求: 要求:公式的精确表达以及 每个公式的物理意义. 每个公式的物理意义.
位移电流密度
∂D jd = ∂t
Id =
dt
=∫
s
∂t
⋅ dS
引入位移电流概念的思想是:变化着的电场 引入位移电流概念的思想是 变化着的电场 也如同传导电流一样,可以激发磁场. 可以激发磁场 也如同传导电流一样 可以激发磁场
8.麦克斯韦方程组的积分形式 麦克斯韦方程组的积分形式: 麦克斯韦方程组的积分形式
ε2 = ∫ E ⋅ dl = ∫ E1 ⋅ dl +∫ E2 ⋅ dl
0 0 R
O
R R
ε ∆OAC = ε OA + ε AC + ε CO ε2 = εAC = ε∆OAC = dB ( S
做辅助线OA、 做辅助线 、 OC, ,
=0
A
v
D
F R C
R2 π dB + S扇形ODF )= ( 3+ ) ∆AOC dt 4 3 dt 2 R π dB 方向: 方向: ε = ( 3 + ) − vBR 方向:左→右 方向:左→右 4 3 dt
ε 21 = − M
是通过回路1(2)的由回路 的由回路2(1)中电流 式中Ψ12 (Ψ21) 是通过回路 的由回路 中电流 I2(I1) 所产生的全磁通。 所产生的全磁通。 dI 1 互感电动势
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题:第二章 电磁感应中的动力学、能量和动量问题【含答案及解析】

第二章电磁感应习题课:电磁感应中的动力学、能量和动量问题课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)如图所示,有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道,间距为l,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为B。
一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋于一个最大速度v m,除R外其余电阻不计,则()A.如果B变大,v m将变大B.如果α变大,v m将变大C.如果R变大,v m将变大D.如果m变小,v m将变大金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势E=Blv,在闭合电路中形成电流I=BlvR,因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还受安培力F作用,F=BIl=B 2l2vR,先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定出安培力方向,如图所示。
根据牛顿第二定律,得mg sin α-B 2l2vR=ma,当a=0时,v=v m,解得v m=mgRsinαB2l2,故选项B、C正确。
2.(多选)如图所示,两足够长的平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨构成矩形闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动,两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1。
用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd,经过足够长时间以后()A.金属棒ab、cd都做匀速运动B.金属棒ab上的电流方向是由b向aC.金属棒cd所受安培力的大小等于2F3D.两金属棒间距离保持不变ab、cd进行受力和运动分析可知,两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动,且金属棒ab速度小于金属棒cd速度,所以两金属棒间距离是变大的,由楞次定律判断金属棒ab 上的电流方向是由b到a,A、D错误,B正确;以两金属棒整体为研究对象有F=3ma,隔离金属棒cd分析F-F安=ma,可求得金属棒cd所受安培力的大小F安=23F,C正确。
3.如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外,线框两次匀速完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。
第7课时:电磁感应中的能量转化和图象问题习题课

第七课时电磁感应中的能量转化和图象问题习题课1.把一个矩形框从匀强磁场中匀速拉出第一次速度为V1,第二次速度为V2,且V2=2V1.若两次拉出线框所做的功分别为W1和W2,产生的热量分别为Q1和Q2,下面说法正确的是( )A.W1=W2,Q1=Q2 B.W1<W2,Q1<Q2C.W1=2W2,Q1=Q2 D.W2=2W1,Q2=2Q12.如左图中的虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场,直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动.设线框中感应电流的方向以逆时针为正方向,那么在下图中能正确描述线框从图所示位置开始转动一周的过程中,线框内感应电流随时间变化情况的是()3.如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F.此时()A.电阻R1消耗的热功率为Fv/3 B.电阻R2消耗的热功率为Fv/6C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv cosθD.整个装置消耗的机械功率为(F+μmg cosθ)v4.如左图所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴.Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如右图所示.P所受的重力为G,桌面对P的支持力为F N.则以下判断正确的是A. t1时刻F N>GB. t2时刻F N>GC. t3时刻F N<GD. t3时刻F N=G5.一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图1所示.以I表示线圈中的感应电流,以图中的线圈上所示方向的电流为正,则图2的I-t图正确的是()图1图26.如图所示,在倾角为300的绝缘斜面上,固定两条无限长的平行光滑金属导轨,匀强磁场B 垂直于斜面向上,磁感应强度B =0.4T ,导轨间距L =0.5m ,两根金属棒ab 、cd 与导轨垂直地放在导轨上,金属棒质量m ab =0.1kg ,m cd =0.2kg ,每根金属棒的电阻均为r =0.2 ,导轨电阻不计.当用沿斜面向上的拉力拉动金属棒ab 匀速向上运动时.cd 金属棒恰在斜面上保持静止.求:(g 取10m/s 2)(1) 金属棒cd 两端电势差; (2) 作用在金属棒ab 上拉力的功率.7.在图甲所示区域(图中直角坐标系Oxy 的1、3象限)内有匀强磁场,磁感应强度方向垂直于图面向里,大小为B 半径为l ,圆心角为60o 的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在图面内沿逆时针方向匀速转动,导线框回路电阻为R .(1)求线框中感应电流的最大值I 0和交变感应电流的频率f .(2)在图乙中画出线框转一周的时间内感应电流I 随时间t 变化的图像.(规定与图甲中线框的位置相应的时刻为t =0)8.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L ,一端通过导线与阻值为R 的电阻连接;导轨上放一质量为m 的金属杆,如图所示;金属杆与导轨的电阻忽略不计,匀强磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F 作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v 也会变化,v 和F 的关系如图.(取重力加速度g =10m/s 2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?(2)若m =0.5kg ,L =0.5m ,R =0.5Ω;磁感应强度B 为多大?(3)由v -F 图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?9.如图所示,将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进人磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动.求:(1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度v2;(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1;(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.10.如图甲所示,不计电阻的“U”形光滑导体框架水平放置,框架中间区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T,有一导体杆AC横放在框架上,其质量为m=0.10kg,电阻为R=4.0Ω.现用细绳栓住导体杆,细绳的一端通过光滑的定滑轮绕在电动机的转轴上,另一端通过光滑的定滑轮与物体D相连,物体D的质量为M=0.30kg,电动机的内阻为r=1.0Ω.接通电路后,电压表的示数恒为U=8.0V,电流表的示数恒为I=1.0A,电动机牵引原来静止的导体杆AC平行于EF向右运动,其运动的位移—时间图像如图乙所示.取g=10m/s2.求:(1)匀强磁场的宽度;(2)导体杆在变速运动阶段产生的热量.全国卷Ⅰ如图所示,LOO’L’为一折线,它所形成的两个角∠LOO’和∠OO’L‘均为450。
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作业79.一半径r=10cm的圆形闭合导线回路置于均匀磁 场B ( B=0.80T)中,B与回路平面正交。若圆形回路的半径 从t=0开始以恒定的速率(dr/dt=-80cm/s)收缩,则在t=0时 刻闭合回路的感应电动势的大小是多少?如要求感应电动 势保持这一数值,则闭合回路面积应以怎样的恒定速率收 缩?
作业84.无限长直导线载有电流I,其旁放置一段长度为l与 载流导线在同一平面内且成的导线。计算当该导线在平面上 以垂直于载流导线的速度v平移到该导线的中点距载流导线 为a时,其上的动生电动势,并说明其方向。
a I
60°
l
孙秋华
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Ⅱ 感生电动势的计算 利用法拉第电磁感应定律
1. 求长度为L的金属杆在均匀磁场B中绕平行于磁场方向的定 轴转动时的动生电动势。已知杆相对于均匀磁场B的方位 角为,杆的角速度为 ,转向如图所示。
B
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L
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解: ab
( v B ) dl
b 0
vBdl sin
另外一边产生的动生电动势与2大小相等绕向相同
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2 3 ac 1 2 2 [ ln ] 2π a 3 a
其方向为顺时针
0 Iv l
C I D a A
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6.理解涡旋电场和位移电流的概念。理解变化磁场引起电 场和变化电场引起磁场的两个基本规律,是电磁感应定 律和安培环路定律相应的推广。掌握麦克斯韦方程组的 积分形式。掌握电磁波的性质及波印廷矢量
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电磁感应习题课
一、基本概念
dI n 1.电流密度矢量 : j ds
6.位移电流密度: D jd t 7.麦克斯韦方程组:
s
d 5.位移电流: I d dt
D ds
D ds q0
s
B dS 0
s
E dl t B dS L s
8. 玻印廷矢量: E H S
作业81.电量Q均匀分布在半径为a、长为L (L>>a) 的绝缘 薄壁长圆筒表面上,圆筒以角速度绕中心轴线旋转。一半 径为2a、电阻为R的单匝圆形线圈套在圆筒上(如图所示)。 若圆筒转速按照= 0(1-t/t0)的规律( 0和t0是已知常数) 随时间线性地减少,求圆形线圈中感应电流的大小和方向。
D
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1
2.选坐标 3.找微元dl
vl 0 I vlB 2 πa
C I o a A
dl
vB
D x
v
4.确定微元处v 和B
0 I B 2x
d 2 (v B) d l vB cos60 d l
a、规定正方向abcda
b、计算 t 时刻的磁通量
0 I (t ) (t ) vtdx l 2x 0 I (t ) l0 l vt ln 2 l0 0 I 0 cos t l0 l (t ) vt ln 2 l0
l0 l
0
孙秋华
v
a
I o d
b
l2 c l
2.电源电动势: E dl K
3.涡旋电场:由变化磁场而激发的电场。 4.磁场的能量及能量密度 a.能量密度: wm
1 BH 2
b.磁场能量: m wm dV 1 BH dV W 2 V V
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解:选 abcd 回路的绕行方向顺时针为正,则有
d B dS BS abmn dt dB S abmn 3.68mV 方向:逆时针 dt
c
B m ab oo ba R n
d
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0
L
B
b
(v B )
l sin dl sin
0
L
v
a
1 BL2 sin 2 2
电动势的方向从a
孙秋华
b
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例2.一无限长竖直导线上通有稳定电流I,电流方向向上。 导线旁有一与导线共面、长为L的金属棒,绕其一端O在该 平面内顺时针匀速转动,如图。转动角速度为,O点到导 线的垂直距离为r0 (r0>L)。试求金属棒转到与水平面成角 时,棒内感应电动势的大小和方向。 B
例5.如图所示,长直导线中电流为I,矩形线圈abcd与长直 导线共面,且ab//dc,dc边固定,ab边沿da及cb以速度v无 摩擦地匀速平动。t=0时,ab边与cd边重合。设线圈自感忽 略不计。(1)如I=I0,求ab中的感应电动势。(2)如 I=I0cost,求ab边运动到图示位置线圈中的总感应电动势。
v
I D
a
A
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解: 1.规定导线的正方向AC D A
ACDA
(v B ) dl
I
C D a A
1 2 3
C 1 (v B) dl A D 2 (v B) dl C A 3 (v B) dl
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作业80.一导线弯成如图形状,放在均匀磁场B中,B的 方向垂直图面向里。 bcd 600 , bc cd a. 使导线绕轴oo´ 旋转,如图转速为每分钟n转。计算oo’
B
c
o
b
d
o´
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H dl I 0 t D dS L s
孙秋华Leabharlann Harbin Engineering University
二、基本定律
d m 1.法拉第电磁感应定律: dt 2.楞次定律:(略)
三.基本运算: 1)动生电动势:
负号表明方向
即导体在磁场中切割磁力线时,才能产生动生电动势。该 导体相当于一个电源,在其内部它由低电势指向高电势, 此时的非静电力为: K V B E
d m dt
dI L dt
M
21
L I
12 21 I2 I1
m
1 BH 2
Wm
m
dV
Wm
S EH
V D jD t
1 LI 2 2
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四、典型例题:
Ⅰ动生电动势的计算 b ab Ek dl a
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教学要求
1.掌握电流密度矢量和电动势的概念 2.熟练掌握法拉第电磁感应定律,能根据定律解决实际问 题。 3.能熟练掌握动生电动势的计算。 4.正确理解自感和互感现象,会计算自感和互感及自感电 动势和互感电动势。
5.掌握磁场的能量和场能密度的计算。
L
I
r0
o
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解: (v B ) dl
a o
B
r0 L cos
dl
r0
0 I l dl 2x
I r0
x
o
其中 : x r0 l cos dx dl cos
r0 L cos
则: ab
孙秋华
(v B) dl
b a
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2)感生电动势:闭合回路不动,由于穿过回路的磁通量发 生变化而产生的电动势。
非静电力为: K E涡旋 E B 所以: i E涡 dl t dS
l0
x
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3.计算回路中的电动势
i
d N dt
0 I 0 sin t l0 l 0 I 0v cos t l0 l (t ) vt ln ln 2 l0 2 l0
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电 磁 感 应
其它计算
孙秋华
AB
电动势
L
s (v B ) dl
B A
B ds 0
i
dI 1 M dt
B E dl ds t L s D H dl I 0 ds t L s
解:1.规定回路的正方向 2.计算任意时刻的磁通量 a. 考察曲面及曲面上 B的分布 b. 选坐标 c. 选微元 d.计算微元中的磁通量 f. 求出任意时刻通过该矩形平面的磁通量 3.计算回路中的电动势
i
孙秋华
d N dt
Harbin Engineering University
例4.均匀磁场B被限制在半径R=10cm的无限长圆柱空间内,