《电磁感应原理》PPT课件
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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
电磁感应定律PPT课件
21 B1 I1
12
互感电动势
N 221 M21I1
N112 M12 I2
21
M 21
dI1 dt
12
M 12
dI 2 dt
N1 N2
互感系数 M12 M 21 M
21 M
dI1 dt
12
M
dI 2 dt
.
21
例 11-11 在磁导率为 的均匀无限大的磁介质中，一
无限长直导线与一宽、长分别为b 和 l 的矩形线圈共
.
26
3 麦克斯韦方程组的积分形式
（Maxwell equations）
麦
电场
LE
dl
S
B t
dS
变化磁场可以 激发涡旋电场
克 斯
S D dS qi i
电场是有源场
韦 方 程
H dl
L
(
s
jc
D ) t
ds
传导电流和 变化电场可 以激发磁场
组 磁场
B dS 0 S
I2
互感线圈周围没有铁磁质时其互感系数是常数，仅
取决于线圈的结构、相对位置和磁介质。
2
M
dI1 dt
1
M
dI2 dt
M、L的单位：H
.
30
五、磁场的能量
自感磁能:
Wm
1 LI 2
2
磁场能量密度:
wm
B2
2
1 H 2
2
1 BH 2
磁场的能量:
Wm V wmdV
.
31
六、麦克斯韦的电磁场理论
（D）电子受到洛伦兹力而减速。
a
[A ]
F洛
a
12
互感电动势
N 221 M21I1
N112 M12 I2
21
M 21
dI1 dt
12
M 12
dI 2 dt
N1 N2
互感系数 M12 M 21 M
21 M
dI1 dt
12
M
dI 2 dt
.
21
例 11-11 在磁导率为 的均匀无限大的磁介质中，一
无限长直导线与一宽、长分别为b 和 l 的矩形线圈共
.
26
3 麦克斯韦方程组的积分形式
（Maxwell equations）
麦
电场
LE
dl
S
B t
dS
变化磁场可以 激发涡旋电场
克 斯
S D dS qi i
电场是有源场
韦 方 程
H dl
L
(
s
jc
D ) t
ds
传导电流和 变化电场可 以激发磁场
组 磁场
B dS 0 S
I2
互感线圈周围没有铁磁质时其互感系数是常数，仅
取决于线圈的结构、相对位置和磁介质。
2
M
dI1 dt
1
M
dI2 dt
M、L的单位：H
.
30
五、磁场的能量
自感磁能:
Wm
1 LI 2
2
磁场能量密度:
wm
B2
2
1 H 2
2
1 BH 2
磁场的能量:
Wm V wmdV
.
31
六、麦克斯韦的电磁场理论
（D）电子受到洛伦兹力而减速。
a
[A ]
F洛
a
《电磁感应现象》课件
4. 分析结果
根据记录的数据，分析电磁感应 现象中产生的电动势大小和方向 与磁场变化的关系，验证法拉第 电磁感应定律。
5. 清理实验现场
实验结束后，关闭电源，拆解电 路，整理实验器材。
05
电磁感应现象的意义与影响
对现代电力工业的影响
发电
发电机利用电磁感应原理将机械 能转化为电能，为现代电力工业
提供源源不断的能源。
智能电网
智能电网的建设需要大量应用电磁感应技术，实 现高效、安全、可靠的电力传输和分配。
3
交通领域
未来交通工具如电动汽车、高速磁悬浮列车等将 大量应用电磁感应技术，提高运行效率和安全性 。
学生自我评估与反馈
学生应自我评估对本课程内容的掌握程度，是否理解了电磁感应现象的基本概念和法拉第电磁感应定律的原理 。
用于测量感应电流的大小 和方向。
导线
连接电源、线圈、电流计 和磁铁。
实验步骤与观察
2. 启动实验
打开电源，逐渐增加磁场强度或 改变磁场方向，观察灵敏电流计 的读数变化。
1. 连接电路
将电源、线圈、电流计和磁铁按 照电路图正确连接，确保线路接 触良好。
3. 记录数据
在实验过程中，记录不同磁场强 度和方向下，感应电流的大小和 方向变化。
输电
高压输电线路利用电磁感应原理 将电能高效地传输到各个角落，
满足人们的电力需求。
配电
配电系统利用电磁感应原理实现 电能的分配和管理，保障电力供
应的稳定性和可靠性。
对现代电子工业的影响
电子设备
各种电子设备如电视、电脑、手机等 都离不开电磁感应的应用，如变压器 、电感器等。
通信技术
无线通信和光纤通信技术利用电磁感 应原理实现信息的传输和处理，极大 地促进了现代电子工业的发展。
电磁感应原理.ppt
作用下，线圈中的电流也是交变的，称为交变电流或
交流。
i I
0
o
I0
t
交变电动势和交变电流
Nd
c lb
S
a
N cd
ω
BS
v a.b θ
例4 在匀强磁场 B 中，长 R 的铜棒绕其一端 O 在垂直于 B 的
平面内转动，角速度为
求 棒上的电动势
解 方法一 (A动生电 动势):
i
(v B) dl
❖感生电动势的计算
法拉第电磁感应定律
i
L
Eg
dl
dm
dt
因为回路固定不动，磁通量的变化仅来自磁场的变化
dt
S
dB
dt
在变化的磁场中，有旋电场强度对任意闭合路径 L的线积分
等于这一闭合路径所包围面积上磁通量的变化率的负值。
讨 论
共同点
不同点
（1）至此，我们知道，从起源上来区分有两种形式的电场：
电源电动势
电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正 极所做的功为dA，电源的电动势为
dA
dq
电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电 路移动到正极时所做的功，单位为伏特。
电源的电动势的方向规定：自负极经内电路指 向正极。
从电源内部：负极→正极
恒定电场也服从场强环流定律
Ek
Fk q
非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强
① 由电荷激发的静电场 ② 由变化的磁场激发的感生电场
E静
F qE静
激发 的源 不同
q
E静
E感
F
dB dt
qE感
E感
场 的
s
E静
电磁感应优秀课件
自感系数
电磁感应
对于一个任意的回路
L
d dt
d dI
dI dt
L
L
dI dt
L dΨ Ψ dI I
自感（系数）的物理意义：
① L dΨ Ψ dI I
在数值上等于回路中通过单位电流时， 通过自身回路所包围面积的磁通链数。
电磁感应
②
L
d
dt
d( LI ) L dI I dL
解： r R E涡 • dl L
B
•
dS
t
S
分布。 E
L E涡dl
S
B dS t
dB
R L E
d
t
E r
0
B E
E涡
2r
dB dt
r 2
E涡
r 2
dB dt
方向：逆时针
电磁感应
r R
L E涡 •
dl
S'
B t
•
dS
在圆柱体外，由于
l H • dl NI
H 2r NI
H NI 2r
I
R2 R1
B NI
2r
d
B
•
dS
NI
hdr
2r
h
r dr
电磁感应
d
B
•
dS
NI
hdr
2r
d
NIh 2
R2
R1
dr r
NIh ln( R2 )
2
R1
N N 2Ih ln( R2 )
2
R1
L
N 2h
ln(
R2
)
I 2
R1
电磁感应
电磁感应PPT课件(初中科学)
认识一个新朋 友
(2)闭合开关.此时,灵敏电流计指针向 __________(左或右)偏转.
(3)改变电流流入灵敏电流计的方向,重复实 验,灵敏电流计指针偏转方向与本来 _________ (相同或相反).
检验电路中是否有微
灵敏电流计的作用： 弱的电流
根据指针偏转方向判断 电流的方向.
假如我是法拉第……
没有，但导体两端有感应电压。 所以切割磁感线的导体相当于？
探究：影响感应电流方向的因素
1、提出问题： 感应电流的方向和哪些因素有关？
2、建立猜想和假设： 可能与磁场方向有关 可能与切割磁感线的方向有关
3、设计实验方案：
探究：影响感应电流方向的因素
表1：
磁极位置
N上S下
闭合电路的一部分导 体在磁场中
用什么表示?
用G表示
b.灵敏电流计的0刻度在表盘中的什么位置? 在表盘的中间位置. 指针能否只能向右偏转? 猜想:指针向左或右是由什么决定的? c.灵敏电流计的量程
认识一个新朋 友
活动二. 目的：电流方向与灵敏电流计指针偏转 方向的关系.
步骤：（1）根据电路图连接电路
注意：连接时开关处于什么状态？
说明
1、什么是电磁感应:
闭合电路的一部分导体放到磁场里做切 割
磁感线运动时,导体中就会产生电流.
这种现象叫电磁感应现象
产生的电流就是感应电流
利用这一 现象可以制成 发电机,
实现了机械能转化为电能
2、产生感应电流的条件
ａ、导体是闭合电路的一部分
ｂ、导体在磁场中做切割磁感线运动
电路不闭合，导 线不会有感应电流！
奥斯特实验： 通电导线周围存在磁场
电流
磁场
电磁感应课件
负.
如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线
圈 a 、b 、 c，当 a 线圈中有电流通过时，它们
的磁通量 分别为 φa、 φb 、与φc ,下列说法正确
的是： (
B)
A. φa ＜ φb ＜ φc
B. φa ＞ φb ＞ φc C. φa ＜ φc ＜ φb
I a bc
D. φa ＞ φc ＞ φb
（ BD ）
A. 若磁场方向垂直纸面向外并增加时，
杆ab将向右移动。
B. 若磁场方向垂直纸面向外并减少时，
杆ab将向右移动。
C. 若磁场方向垂直纸面向里并增加时， 杆ab将向右移动。
a
D.若磁场方向垂直纸面向里并减少时，
杆ab将向右移动。
点拨：Φ=BS，杆ab将向右移动 ，
b
S增大， Φ增大，只有B减小，才能阻碍Φ增大
量增加，I 的方向为顺时针，
v
当dc边进入直导线右侧，直到线框 在正中间位置B时，向外的磁通量
b
c
A BC
减少到0， I 的方向为逆时针，
接着运动到C，向里的磁通量增加，I 的方向为逆时针，
当ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，I 的方向为顺时针。
所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针， 然后又为顺时针。
况如图示，
v dc
自右向左移动时，感应电流 M
N
的磁场向外，
所以感应电流为逆时针方向。
例2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，
有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中
线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一
竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在
下方运动的过程中，从上往下看线圈II：( C )
大学物理电磁感应(PPT课件)
路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势正比于 磁通量对时间变化率的负值。
i
k
dΦ dt
在国际单位制中：k = 1
法拉第电磁感应定律
式中负号表示感应电动势方向与磁通量变化的关系。
注： 若回路是 N 匝密绕线圈
-N d - d(N) - d
dt
dt
dt
NΦ
磁通链数
二、电磁感应规律 2. 楞次定律 闭合回路中感应电流的磁场总是要反抗引起
L A O B
εi
d
dt
1 BL2 dθ 1 BL2ω
2
dt 2
<
0
动生电动势方向：A O O端电势高
例17.5 在空间均匀的磁场B Bz中，长为L的导
线ab绕z轴以 匀速旋转，导线ab与z轴夹角为
求：导线ab中的电动势。
解：建坐标，在坐标l 处取dl
B
该段导线运动速度垂直纸面向内
dΦ
1 R (Φ1
Φ2 )
q只与磁通量的改变量有关，与磁通量改变快慢无关。
例17.1 设有长方形回路放置在稳恒磁场中，ab边可以 左右滑动，如图磁场方向与回路平面垂直，设导体以
速度 v 向右运动，求回路上感应电动势的大小及方向。
解：取顺时针为回路绕向， ×c × × × b × ×
ε 设ab = l，da = x，则通过回路 × ×L × × ×v ×
b
结 1、动生电动势只存在于运动的导体上，不运动的 论 导体没有动生电动势。
2、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。
3、要产生动生电动势，导体必须切割磁感线。
导线AB在单位时间内 扫过的面积为：
ABBA vl
i
k
dΦ dt
在国际单位制中：k = 1
法拉第电磁感应定律
式中负号表示感应电动势方向与磁通量变化的关系。
注： 若回路是 N 匝密绕线圈
-N d - d(N) - d
dt
dt
dt
NΦ
磁通链数
二、电磁感应规律 2. 楞次定律 闭合回路中感应电流的磁场总是要反抗引起
L A O B
εi
d
dt
1 BL2 dθ 1 BL2ω
2
dt 2
<
0
动生电动势方向：A O O端电势高
例17.5 在空间均匀的磁场B Bz中，长为L的导
线ab绕z轴以 匀速旋转，导线ab与z轴夹角为
求：导线ab中的电动势。
解：建坐标，在坐标l 处取dl
B
该段导线运动速度垂直纸面向内
dΦ
1 R (Φ1
Φ2 )
q只与磁通量的改变量有关，与磁通量改变快慢无关。
例17.1 设有长方形回路放置在稳恒磁场中，ab边可以 左右滑动，如图磁场方向与回路平面垂直，设导体以
速度 v 向右运动，求回路上感应电动势的大小及方向。
解：取顺时针为回路绕向， ×c × × × b × ×
ε 设ab = l，da = x，则通过回路 × ×L × × ×v ×
b
结 1、动生电动势只存在于运动的导体上，不运动的 论 导体没有动生电动势。
2、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。
3、要产生动生电动势，导体必须切割磁感线。
导线AB在单位时间内 扫过的面积为：
ABBA vl
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dΦ 0 dt
dΦ 0 dt
dΦ 0 dt
0
0
0
n n与l成右手螺旋关系
l
规定：
（1）闭合回路的正方向与回路所包围平面的法向成右手螺旋关系 （2）当回路平面发向矢量 n 确定之后，若 I感 与回路同向则：I感 0
反之则： I感
0
（3）若磁力线的指向 B 与 n 同向则 m 0 ；反之：m 0
+B + +P + + + +
+
f
'+
L
++
+ +
+++ + -+ +
+ +u +
+ + v
+ +
+ +
F+
+
f
+
L
O+
+ V+
+
• 总的洛伦兹力不对电子作功f' ，外力作功。
• 洛伦兹力一个分量对电子作正功，形成动生电动势， 而另一个分量，阻碍导体运动从而作负功，可以证明
两个分量所作的代数和等于零。因此，洛伦兹力的作
Ek dl
§ 2 感应电动势
i
dm
dt
d(BS cos )
dt
i
dS
dt
d
dt
0
0
动 ,产生非静电力?大小?
dB dt
0
感 ,产生非静电力?大小?
一. 动生电动势
i
dΦ dt
d
(B dS)
电源的电动势的方向规定：自负极经内电路指 向正极。
从电源内部：负极→正极
恒定电场也服从场强环流定律
Ek
Fk q
非静电力仅存在于电源内部，可以用非静电场强 Ek表示。
由电源电动势定义得
A
B内部 Ek dl
电源外部无非静电力，则 B
E dl
A外部
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.
静电场——相对于观察者静止的电荷激发的电场 稳恒磁场——电荷的定向移动所形成的。
i
dΦ dt
• 法拉第的实验规律
感应电动势的大小与通过导体 回路的磁通量的变化率成正比
dΦ
dt
负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因
n Φ 0 n Φ 0
—— 楞次定律
n Φ 0 n Φ 0
N
I感
S
dΦ 0 dt
0
N
S I感
S
S
N I感 I感 N
dt
B dS Bl b dt dt
Blv
单位时间内导线切割的磁场线数
FK
是什么？
•电子受洛伦兹力
fm
e(v
B)
——
非静电力
FK
B
v
l
b
B
e v
l
fm
• 非静电场
EK
FK e
v
B
• 动生电动势
i
EK dl
R
I +E -
+ + +Ek -
内外电路形成闭合电路时，正电荷由正极流出， 经外电路流入负极，又从负极经内电路流到正极， 形成恒定电流，保持了电流线的闭合性。
电源电动势
电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正 极所做的功为dA，电源的电动势为
dA
dq
电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电 路移动到正极时所做的功，单位为伏特。
qi
t2 t1
Iidt
Φ2 Φ1
1 R
dΦ
Φ1
Φ2
/
R
为什么磁通量变化会引起电动势？ 什么是电动势？
A
B
仅有静电场的作用，只可能产生暂时的电流， 不能形成稳恒电流。
电源的电动势(electromotive force, emf)
在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒
fL e(v B)
与电f子L'运动同向e，(对u电子B做正) 功
+B + +P + + + +
+f
'+
L
++
+ +
+++ + -+ +
+ +u +
+ + v
+ +
+ +
F+ + f L+ O+ + V+ +
与电子运动反向，对电子做负功
F
fL
f
' L
讨论
(1)
若回路是
N
匝密绕线圈
N
dΦ
d(NΦ)
dΨ
dt
dt
dt
(2) 若闭合回路中电阻为R
感应电量：设在时刻t1到t2时间内，通过闭合导体回
路的磁通量由 1变到 2 。那么，对上式积分，就可 以求得在这段时间内通过回路导体任一截面的总电
量q ，这个电量称为感应电量。即:
感应电荷
电生磁的现象
?
磁生电的现象？ 什么条件下产生？
一 电磁感应现象
有产生电动势的机制
二 楞次定律
判断感应电流方向的 楞次定律: 闭合回路中产 生的感应电流具有确定 的方向，它总是使感应 电流所产生的通过回路 面积的磁通量，去补偿 或者反抗引起原有的磁 通量的变化。
①要阻碍磁通量变化
②阻碍并不意味抵消
定电场，保持两点间电势差不变。
把从B经导线到达A的 电子重新送回B，就可以维 持A、B间电势差不变。
完成这一过程不能依靠 静电力，必须有一种提供非 静电力的装置，即电源。
A
B
电源不断消耗其它形式的能量克服静电力做功。
内电路：电源内部正负两 极之间的电路。
外电路：电源外部正负两 极之间的电路。
用并不提供能量，只是传递能量：即外力克服洛伦兹
力感应的电一流个的分能量量f。L'所作的功通过另一个分量 fL转化为
例1、如图所示，为相距2a的两条载流直长导线，电流强度为I，长为2b的 金属棒MN位于两直导线的正中间，并以恒定速度v平行直导线运动，求 棒两端的电势差UMN
用 楞
B
次
定
I
律
v
判
S
断
感
应
N
电
流
方
向
B
I
N
S v
三 法拉第电磁感应定律
当穿过闭合回路所围
面积的磁通量发生变化时， 回路中会产生感应电动势， 且感应电动势正比于磁通 量对时间变化率。
dΦ
i
dt
v
N
I'
S
①法拉第电磁感应定律告诉我们了感应电动势的大小
②楞次定律告诉我们了感应电动势的方向
(v
B)
dl
应用
i
(v
B)
dl
a
b vBdl vBl
a
B
l
dl
v
b
动生电动势的非静电力场来源
洛伦兹力
深入思考：
洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力，它就要
作功，而前面讨论过洛伦兹力在磁场中是不作功的？
F
e(u
v)
B