东北大学大学物理课件第九章 电磁感应共71页
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【高等教育】大学物理电磁感应课件
dt
?
2. 通过回路的电量大小：q
m
R
3. 感应电动势可分为：动生电动势和感生电动势。
(请看录像 )
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
2 动生电动势
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
一、动生电动势
非静电力：洛沦兹力 fv
fv qv B
非静电力场强：
Ek
fv q
vB
三、两种形式的感应电动势
()
电源电动势： Ei Ek dl ()
动生电动势：磁场不变，导体位置或回
感应电动势
路形状发生变化。
感生电动势： 磁场变化，导体位置或回
路形状不变。
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
1.
法拉第电磁感应定律：Ei
dm
dt
规定回路正绕向
m (t) ?
Ei
dm
课堂练习 如图，无限长载流直导线与正方形导线框共面 且相对位置不变，导线中电流以恒定速率J0增长，已知a、 b，求导线框内的感应电动势。
提示 穿过导线框的磁通量：
m
B dS
0 Ia 2
ln(1
a b
)
S
Ei
dm
dt
dI dt
J0
答案：
Ei
0aJ 0 2
ln(
a
a
b)
I(t)
Fe Ei v fv B
()
()
Ei Ek dl (v B) dl
()
()
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
☻
可以证明：Ei
() (v B)dl
d
dt
，只不过此处
?
2. 通过回路的电量大小：q
m
R
3. 感应电动势可分为：动生电动势和感生电动势。
(请看录像 )
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
2 动生电动势
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
一、动生电动势
非静电力：洛沦兹力 fv
fv qv B
非静电力场强：
Ek
fv q
vB
三、两种形式的感应电动势
()
电源电动势： Ei Ek dl ()
动生电动势：磁场不变，导体位置或回
感应电动势
路形状发生变化。
感生电动势： 磁场变化，导体位置或回
路形状不变。
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
1.
法拉第电磁感应定律：Ei
dm
dt
规定回路正绕向
m (t) ?
Ei
dm
课堂练习 如图，无限长载流直导线与正方形导线框共面 且相对位置不变，导线中电流以恒定速率J0增长，已知a、 b，求导线框内的感应电动势。
提示 穿过导线框的磁通量：
m
B dS
0 Ia 2
ln(1
a b
)
S
Ei
dm
dt
dI dt
J0
答案：
Ei
0aJ 0 2
ln(
a
a
b)
I(t)
Fe Ei v fv B
()
()
Ei Ek dl (v B) dl
()
()
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
☻
可以证明：Ei
() (v B)dl
d
dt
，只不过此处
大学物理电磁感应-PPT课件精选全文完整版
的磁场在其周围空间激发一种电场提供的。这
种电场叫感生电场（涡旋电场）
感生电场 E i
感生电场力 qEi
感生电场为非静 电性场强，故：
e E i dld dm t
Maxwell：磁场变化时，不仅在导体回路中 ，而且在其周围空间任一点激发电场，感生 电场沿任何闭合回路的线积分都满足下述关 系：
E id l d d m t d ds B td S d B t d S
线
形
状
电力线为闭合曲线
E感
dB 0 dt
电 场 的
为保守场作功与路径无关
Edl 0
为e非i 保守E 场感作d功l与路径dd有mt关
性
静电场为有源场
质
EdS
e0
q
感生电场为无源场
E感dS0
➢感生电动势的计算
方法一，由 eLE感dl
需先算E感
方法二， 由 e d
di
(有时需设计一个闭合回路)
2.感生电场的计算
Ei
dl
dm dt
L
当 E具i 有某种对称
性才有可能计算出来
例：空间均匀的磁场被限制在圆柱体内，磁感
强度方向平行柱轴，如长直螺线管内部的场。
磁场随时间变化，且设dB/dt=C >0，求圆柱
内外的感生电场。
则感生电场具有柱对称分布
Bt
此 E i 特点：同心圆环上各点大小相同，方向
磁通量 的变化
感应电流的 磁场方向
感应电流 的方向
电动势 的方向
➢ 楞次定律的另一种表述：
“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”
“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的 场
大学物理电磁感应课件
通过线圈的磁通链数为
2b N 0I adx N 0Ia ln 2b
b 2 x
2 b
所以，线圈与长导线的互感为
M N 0a ln 2 I 2
图(b)中，直导线两边的磁感应强度方向相反且以导 线为轴对称分布，通过矩形线圈的磁通链为零，所 以M＝o.这是消除互感的方法之一.
两个有互感耦合的线圈串联后等效于一个自感线圈， 但其等效自感系数不等于原来两线圈的自感系数之 和.见图10.14，其中图10.14(a)的联接方式叫顺接， 其联接后的等效自感L为
“电磁惯性”。
4、自感的利弊 自感现象在电工、电子技术中有广泛的应用。如日 光灯镇流器,自感与电容组成的谐振电路和滤波器等。
但过大的自感电动势也是造成回路短路的原因。 *计算自感系数的步骤 ①先求自感线圈中的B值；
②再求通过 1 匝线圈的m 及 N 匝的 m ； ③最后由定义求 L m I 。
11.4.2 互感应
身电流的变化而引起
L
本线圈所围面积里磁 通的变化，并在回路
ii
中激起感应电动势的
现象，叫自感现象。
2、自感系数 一个密绕的N匝线圈，每一匝可近似看成一条闭合 曲线,线圈中电流激发的穿过每匝的磁通近似相等， 叫自感磁通，记作Φ自
B
I
则通过N匝线圈的磁通为
自 N 自
式中称之为磁链
(1)L的引入
设回路中电流为I，如果回路的几何形状及大小不变， 且回路中又无铁磁物质，则实验表明穿过该回路的
如图10.12，两个邻近的线圈(1)和线圈(2)分别通有电 流I1和I2.当其中一个线圈的电流发生变化时，在另一 个线圈中会产生感生电动势.这种因两个载流线圈中 的电流变化而相互在对方线圈中激起感应电动势的 现象叫互感应现象.
大学物理课件 电磁感应
. B. . .
OA
1 2
BL21
OB
1 2
BL22
AB
OB
OA
1 2
B(
L22
L21 )
例4. 一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切 割磁力线运动。求：动生电动势。
解： 方法一
d ( B) dl
I
B
0I sin 900 dl cos1800 2l
l
dl
0I dl 2l
方向：由楞次定律可知为顺时针方向 abc d
8 - 2 动生电动势和感生电动势
一、动生电动势
m B dS B dS cos
S
S
磁场不变,由于导体在磁场中运动而
使回路面积或面积取向发生变化而产生
的感应电动势。
. . . . . v.t . . . .B . . . . . . . . . . . . . . . l. . v. . . ...............
C
D
ab
0I 2
aa b
dl l
方向 D C
0I ln a b
2
b
方法二: 作辅助线，形成闭合回路CDEF
m B • dS BdS
S
S
0 Ir ln a b
2
a
I
方向 D C
X
i
d m dtCFra bibliotekD( 0 I ln a b ) dr a
b
2 a dt
0 I ln a b
电流
产生 磁场
电磁感应
实验 1831年法拉第
产生
闭合回路 m 变化
感应电流
法拉第(Michael Faraday, 1791-1867)，伟大的英国物理 学家和化学家.他创造性地提出 场的思想，磁场这一名称是法 拉第最早引入的.他是电磁理论 的创始人之一，于1831年发现 电磁感应现象，后又相继发现 电解定律，物质的抗磁性和顺 磁性，以及光的偏振面在磁场 中的旋转.
《大学物理下教学课件》电磁感应课件
答案与解析
2.【答案】法拉第电磁感应定律：当磁场发生变化时 ，会在导体中产生电动势。楞次定律：闭合电路中感 应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 。
1.【答案】电磁感应是指当磁场发生变化时，会在导 体中产生电动势，从而产生电流的现象。基本原理是 英国物理学家迈克尔·法拉第发现的法拉第电磁感应 定律，即变化的磁场会产生电场，从而在导体中产生 电动势。
答案与解析
5.【答案】实验步骤
将线圈连接到电流计 上。
准备一个线圈、一个 磁铁和一个电流计。
答案与解析
1
将磁铁快速插入线圈中，观察电流计的读数变化。
2
将磁铁缓慢插入线圈中，观察电流计的读数变化。
3
根据观察到的电流计读数变化，可以验证法拉第 电磁感应定律。
THANK YOU
感谢聆听
Байду номын сангаас
02
01
03
电磁感应实验装置
包括磁场线圈、导轨、滑线电刷、测量仪表等。
电源
提供稳定的直流电源或可调交流电源。
测量仪表
电流表、电压表、功率表等。
实验步骤与注意事项
实验步骤 1. 连接实验设备，确保电源连接正确，测量仪表调整至零位。
2. 打开电源，调整磁场线圈的电流，观察感应电动势的变化。
实验步骤与注意事项
《大学物理下教学课件》电磁 感应课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 电磁感应的基本原理 • 电磁感应的应用 • 实验：电磁感应现象的观察 • 习题与解答
01
引言
课程简介
课程名称
《大学物理下教学课件》
适用对象
大学物理专业学生
教学目标
通过学习电磁感应，使学生掌握电磁感应的基本原理、 定律及其应用。
大学物理电磁感应电磁场和电磁波PPT课件
③ 连接MN成一回路 常数ddt 0
NM MN NM MN2RvB
例4 已知如图 求 的大小和方向
解：
fg
① 用动生电动势公式
I
v
l2
设回路方向： e—f—g—h—e
x e l1 h
effggh he
fghe0
ef hg (v B )d l(v B )d l
作匀速转动. 求线
圈中的感应电动势.
N
enO
'
B
iR
O
已知 S, N,, 求 .
解 设 t 0 时,
en与
B同向
,
则
t
N
N NB co S ts
enO
'
B
dNBSsint
dt
ω
令 mNBS
则 msint
O
iR
msint
金属块
发接 生高 器频
抽真空 金 属 电 极
阻
尼 摆N
S
涡电流加热金属电极
＊12-3 自感和互感
自感现象
L
R
通过线圈的电流变化
时，线圈自身会产生感应 现象.
一 自感电动势 自感 穿过闭合电流回路的磁通量
ΦLI
（1）自感 LΦI
若线圈有 N 匝，
IB
磁通匝数 N Φ自感 L I
一 电磁感应现象 磁铁相对线圈运动
通电线圈相对线圈 运动
磁场中运动的导体所产生的感应现象
二 电磁感应定律
电流通断时所产生的
当穿过闭合回路所围 感应现象
面积的磁通量发生变化时，
回路中会产生感应电动势，
物理版课件第九章电磁感应第2讲
达到稳定值经历的时间大于t0
√C.若线圈中插入铁芯，上述过程中电路达到
图8
稳定时电流值仍为I
D.若将线圈匝数加倍，上述过程中电路达到稳定时电流值仍为I
变式3 (2018·南京市三模)如图9所示，电源电动势为E，其内阻r不可忽略，L1、 L2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C.下列说法正确 的是
2.说明 (1)当 ΔΦ 仅由 B 的变化引起时，则 E＝nΔΔBt·S；当 ΔΦ 仅由 S 的变化引起时，则 E＝nBΔ·ΔtS；当 ΔΦ 由 B、S 的变化同时引起时，则 E＝nB2S2－ΔtB1S1≠nΔBΔ·tΔS. (2)磁通量的变化率ΔΔΦt 是 Φ－t 图象上某点切线的斜率.
例1 (2018·常州市一模)如图2甲所示，单匝正方形线框abcd的电阻R＝0.5 Ω，边长 L＝20 cm，匀强磁场垂直于线框平面，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所 示.求：
运动时，则下列说法正确的是
A.金属棒a、b两端点间的电势差为0.2 V
√B.水平拉金属棒的力的大小为0.02 N
√C.金属棒a、b两端点间的电势差为0.32 V
D.回路中的发热功率为0.06 W
图6
变式2 (多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直.边
长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界
D.环中产生的感应电动势大小为2 V
图11
12345
2.(2018·东台创新学校月考)一单匝矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场
方向垂直.先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原
来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积
大物课件11电磁感应
----变化的磁场产生电场
(1)S面是L环路包围的任意曲面
(2)S正方向与L环绕方向成右手螺旋法则
讨论：(1)静电场与感生电场
静止电荷产生的静电场: 电场线起始于
正电荷，终止于负电荷，环流为零
1
E dS q
S静
0
L E静 dl 0 ----保守力场
变化的磁场产生的感生电场: 电场线闭
2
d 21 dt
d 21 dI1
dI1 dt
M 21
方法二：
(1) 约定 与线圈平面法线满足右手螺旋
(2) 先任意假定 的正方向，判断法线方
向，尽可能让法线与B方向一致
(3)判断的正负， 0
(4)判断 d
d
的正负，
0
n
dt
dt
(5)根据 d 判断 的正负
dt
(6)若正，则与假定一致
N
若负，则与假定相反
讨论：
(1) 闭合回路电阻为R时有
x l1
2 x
d dr c
r
线框中的感应电动势为
i
d dt
0 Il1l2 2x(x l2 )
dx dt
0Il1l2v
I a l2 b
2x(x l2 )
由楞次定律知i 的方向为 l1
顺时针方向
dc
动生、感生电动势
一、 电动势的表达式
d
i
dt
二、 电动势对应的非静电力？ 正极
负极 Ene dl
R
,r
A
BA
BA
B
U AB Ir
IR Ir
U AB Ir
U AB
感应电流对应的电动势？
二、法拉弟电磁感应定律