大学物理 第三篇 电磁感应法拉第电磁感应定律
大学物理_电磁感应和电磁波及习题解答
d
-
a
-
17-4(感生） B=0I/2r
I(t)
ds=Ldr a b a b I t L I t 1 t L dr dr 2r a 2 a r
L d a
d t dt
对r，I(t)是常数
L a b ln wI 0 cos wt 2 a
b
补充题 在半径为R的圆筒内，有方向与轴线平行 的均匀磁场B，它以dB/ dt=1.0×10-2T/s 的变化率减小。P点离轴线的距离r=5.0cm， 如图所示，试问电子在各点处可获的加速度 的大小和方向如何？ 解:轴对称
E dl E 2r d dB dB r 2 S dt dt dt
自感电动势：
自感系数：
L
d m 0 dt
判别自感电动势和 自感电流的方向与 一般情况相同。
反映线圈自身特性
d d LI dI L L dt dt dt
例1.N 匝的螺线管长l，截面积为 S，绕在铁心上，求自感系数。 解：螺线管内部的磁感应强度：
B nI
1 K 2
L R
*解释：K接通1时，电池和线圈充当 灯泡的电源(电池对L充电)； K接通2时，线圈充当灯泡的电源 (L向灯泡放电)。
电感器储能
WL dq d Idt dt LIdI
dq I dt
d dt
LI d LdI
1 2 LI 2
二、磁场的能量 电感器所储能量只能分布在磁场中 长直螺线管
以O为圆心,OP为半径作圆
P
Ek
o
r dB E 2 dt
r dB 2 E dl 2 dl cos 2 dt 0 0
第三节 法拉第电磁感应定律
法拉第电磁 感应定律
感应电动势
法拉第电磁 感应定律
感生电动势
1. 知识回顾
问题1：什么叫电磁感应现象？
利用磁场产生电流的现象
问题2：产生感应电流的条件是什么？ 闭合电路的磁通量变化
问题3：如何判断感应电流的方向？ 楞次定律
问题4：如何计算感应电流的大小？
？？？？？？
想一想 试从本质上比较甲、乙两电路的异同
S
从条件上看 从结果上看
N
相 同
Φ变化相同
都产生了E(I)
不 Φ变化的快慢 产生的E(I)大
同
不同
小不等
结论：磁通量变化越快，感应电动势越大。 Φ
t
1.法拉第电磁感应定律
1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电 路的磁通量的变化率成正比。
Φ 2、公式: E n
t
n为线圈的匝数
注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应
可以类比速度、速度的变化和加速度
3. 感应电动势的分类
B=kt
磁通量变
磁场不变，回路面积 S 变 动生电动势 回路不动，磁感应强度B变 感生电动势
感应电动势分类依据
E=nΔΔΦt
=nΔΔBt ������
=
n
ΔS Δt
������
1.感生电动势 ☞ B-t图像
B
S
R
r
B
B0
k
O
t1
t2 t
感应电动势：
电动势的方向另行判断。
2. Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理量
物理意义
与电磁感应关系
磁通量Ф
磁通量变化△Ф
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
电磁感应大学物理中磁场变化引起的感应电流
电磁感应大学物理中磁场变化引起的感应电流电磁感应是大学物理中的一个重要概念，在磁场变化的情况下引起的感应电流更是其中的一个重要方面。
本文将探讨磁场变化引起的感应电流，并分析其原理和应用。
一、磁场变化引起的感应电流磁场是由磁体所产生的，当磁体的磁场发生变化时，就会引起周围的导体中产生电流，这种现象被称为磁场变化引起的感应电流。
磁场变化引起的感应电流遵循法拉第电磁感应定律，即导体中感应电动势的大小与导体所受磁场变化率成正比。
当导体中存在闭合回路时，感应电动势将引起感应电流的产生。
二、磁场变化引起的感应电流的原理磁场变化引起的感应电流的原理可以通过法拉第电磁感应定律来解释。
根据该定律，当导体中的磁场变化时，磁场被导体截面变化的导线会在导线两端产生感应电动势，从而引起感应电流的产生。
具体来说，当磁场对导体产生垂直变化时，感应电动势的大小由磁场变化的速率和导线的长度决定。
如果导体是闭合回路，感应电流将沿着回路的路径流动，形成感应电流回路。
三、磁场变化引起的感应电流的应用磁场变化引起的感应电流在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
1.电动机：电动机利用磁场变化引起的感应电流产生的磁力来转动。
当电流通过导线产生磁场，与磁场相互作用产生力矩，从而使电动机转动。
2.变压器：变压器利用磁场变化引起的感应电流，将交流电的电压进行升高或降低。
当变压器的一侧通过交流电流产生变化的磁场时，另一侧的线圈就会感应出相应的电动势，从而输出相应的电压。
3.发电机：发电机是利用磁场变化引起的感应电流产生电能的装置。
通过使导体与磁场相互运动或磁场与导体相对运动，可以产生感应电动势，从而生成电能。
4.感应炉：感应炉利用高频交变电磁场对金属导体产生感应电流，从而产生高温。
感应炉在金属加热和熔炼等工业领域有着广泛应用。
四、总结电磁感应中磁场变化引起的感应电流是一个重要的物理现象。
磁场的变化会引起导体中的感应电动势，从而产生感应电流。
该现象在电动机、变压器、发电机和感应炉等领域有着重要的应用。
大学物理-电磁感应定律
12
物理学
第五版
8-1 电磁感应定律
法拉第（Michael Faraday, 1791－1867）
英国物理学家和化学家， 电磁理论的创始人之一. 他创造性地提出场的思想， 最早引入磁场这一名称. 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， 及光的偏振面在磁场中的 旋转.
××××××
8
物理学
第五版
例 在匀强磁场 中，置有面积为 S 的可绕 轴转动的N 匝线圈. 若线圈以角
速度作匀速转动.
求线圈中的感应电 动势.
ω
8-1 电磁感应定律
N
en
o' B
iR
o
9
物理学
第五版
8-1 电磁感应定律
解 设 t 0 时,
en 与 B 同向 ,
则 t
N
en
o' B
S
N
8-1 电磁感应定律
B
v
I
N
S v
7
物理学
第五版
8-1 电磁感应定律
楞次定律是能量守恒定律的一种表现
例如 机械能
焦耳热
维持滑杆运
B × × × × × ×
动必须外加一力， × × × × × ×
v I 此过程为外力克 F × ×m × × × ×
服安培力做功转 × × × i× × ×
化为焦耳热.
（1）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成Ei Nhomakorabead
dt
磁通匝数（磁链） NΦ
（2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为
Ii
1 R
dΦ dt
q
t2 Idt
t1
大学物理中的电磁感应电动势和磁感应强度的计算
大学物理中的电磁感应电动势和磁感应强度的计算电磁感应中的电动势和磁感应强度计算1. 介绍电磁感应在大学物理中，电磁感应是一个重要的概念。
它指的是通过磁场的变化产生电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，导线中的电动势等于磁通量的变化率乘以导线的匝数。
2. 电动势的计算公式根据法拉第电磁感应定律，一个导体中的电动势（ξ）可以用以下公式计算：ξ = -dΦ/dt其中ξ表示电动势，dΦ表示磁通量的变化，dt表示时间的变化。
负号表示电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
3. 磁感应强度的计算公式磁感应强度（B）是一个磁场对空间中各点带电粒子或电流的作用力大小的量度。
根据安培环路定律，一个闭合回路的磁通量等于该回路内的电流与回路面积的乘积。
B = Φ/S其中B表示磁感应强度，Φ表示通过闭合回路的磁通量，S表示闭合回路的面积。
4. 电动势和磁感应强度的实际应用在实际应用中，电动势和磁感应强度的计算非常重要。
它们可以用来解释各种电磁现象，如发电机的原理、感应电动势和变压器的工作原理等。
5. 电动势和磁感应强度的计算例子举个例子来说明电动势和磁感应强度的计算。
假设有一个导线环路，通过它的磁通量随时间变化。
我们可以根据电动势的计算公式来求解这个导线环路中的电动势。
另外，如果我们已知一个闭合回路内的电流和回路面积，我们可以根据磁感应强度的计算公式来求解磁感应强度。
6. 结论电磁感应是大学物理中一个重要的概念，涉及电动势和磁感应强度的计算。
电动势可以通过磁通量的变化来计算，而磁感应强度可以通过磁通量与闭合回路面积的比值来计算。
它们在实际应用中具有广泛的意义，可以用来解释各种电磁现象。
在学习和应用中，遵循正确的计算公式和方法是非常重要的。
大学物理电磁感应现象与法拉第定律阐述
大学物理电磁感应现象与法拉第定律阐述电磁感应是电磁学中的重要概念，由迈克尔·法拉第在19世纪初提出的法拉第定律描述。
这一现象指出，当一个导体处于磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体内会产生感应电流。
本文将详细介绍电磁感应现象以及法拉第定律的原理和应用。
一、电磁感应的基本原理电磁感应现象是指当导体运动于磁场中或磁场的强度发生变化时，在导体中就会产生感应电流。
这一现象是由磁场的磁力作用于运动中的导体电子所产生的。
电磁感应的基本原理可以归结为法拉第定律。
二、法拉第定律的阐述法拉第定律是描述电磁感应的基本定律，由迈克尔·法拉第于1831年提出。
根据法拉第定律，当一个闭合导路与磁场相连且磁场的磁通量发生变化时，导路中就会产生感应电流。
该感应电流的方向遵循楞次定律，即感应电流的方向使得它所产生的磁场与原磁场产生作用的磁场方向相反。
三、法拉第定律的数学表达法拉第定律可以用数学公式来表示。
根据法拉第定律，感应电动势的大小等于磁场的磁通量变化率。
数学上，法拉第定律可以表示为：ε = - dΦ/dt其中，ε代表感应电动势，Φ代表磁通量，t代表时间，dΦ/dt代表磁通量的变化率。
四、电磁感应现象的实际应用电磁感应现象在我们日常生活中有许多实际应用。
以下介绍几个常见的应用场景：1.发电机发电机是利用电磁感应现象产生电能的装置之一。
通过将导体绕在旋转的磁场中，可以产生感应电动势，从而驱动电流流动，进而产生电能。
这种原理广泛应用于发电厂、风力发电机等发电设备中。
2.变压器变压器是利用电磁感应现象改变电压的设备。
通过将交流电流通过一个线圈，产生变化的磁场，再经过另一个线圈，就能产生感应电动势。
这样，可以在输入输出线圈之间实现电压的转换，从而达到变压的效果。
3.感应加热感应加热是利用电磁感应原理进行加热的技术。
通过通过交流电源产生高频电磁场，当导体材料放在此电磁场中时，导体会产生感应电流，进而产生热量。
大学物理中的电磁感应磁场变化引起的电场现象
大学物理中的电磁感应磁场变化引起的电场现象电磁感应是指通过磁场的变化来引发电场现象的一种物理现象。
电磁感应是电磁学的基础理论之一，也是现代科学和工程技术的重要组成部分。
在大学物理教学中，电磁感应是一个重要的研究领域，其中磁场变化所引起的电场现象尤为引人注目。
一、法拉第电磁感应定律电磁感应现象最早是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪初发现的。
根据法拉第电磁感应定律，当一个线圈或导体环路中的磁通量发生变化时，会在导体中感应出电动势，从而产生电流。
这个定律表明，通过磁场的变化可以引起电场的现象。
二、磁场变化引发的电场现象1. 纳什效应在变化的磁场中，导体会受到电磁感应的影响，产生感应电流。
根据欧姆定律，导体中的感应电流将会引起感应电场，即纳什效应。
纳什效应广泛应用于发电机、变压器等电器设备中，在能量转换和传输中起着重要的作用。
2. 涡旋电场效应当导体内部的磁场变化时，会形成涡旋电场。
这种涡旋电场会产生感应电流，并且根据法拉第电磁感应定律，感应电流的大小与磁场变化的速率成正比。
涡旋电场效应在电磁感应中起到重要的作用，特别是在感应加热、涡流制动等领域。
3. 瞬变电磁感应现象磁场的突然变化会引起瞬变电磁感应现象。
在瞬变过程中，磁场的变化速率很大，导致电场的产生。
这种瞬变电场会引发电火花、击穿和放电等现象。
瞬变电磁感应现象也是电磁场理论中一个重要的研究方向。
三、电磁感应在实际应用中的意义电磁感应研究的成果在现代科学和工程技术中得到了广泛的应用。
以下是一些实际应用领域：1. 发电机和变压器根据电磁感应原理，电动机和变压器等设备能够将机械能转化为电能或者将电能从一处传输到另一处。
这些设备的运行离不开电磁感应。
2. 电动工具和电动汽车电动工具和电动汽车的发展，离不开磁场变化引发的电场现象。
通过电磁感应原理，电动工具和电动汽车能够将电能转化为机械能，实现工作和行驶。
3. 磁悬浮列车磁悬浮列车是一种基于电磁感应原理的交通工具，通过磁场变化引发的电场现象，使列车浮起并行驶在磁轨上，具有高速、无摩擦的特点。
大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律
大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律电磁感应是物理学中重要的概念之一，也是许多现代科技的基础原理。
它描述了磁场与电流之间的相互作用，其中包括了法拉第定律的关键原理。
本文将从物理电磁感应的基本原理和法拉第定律的解释两个方面来阐述。
一、物理电磁感应的基本原理物理电磁感应指的是当磁场在导体中发生变化时，会诱导出电流产生。
这种现象最早由迈克尔·法拉第于1831年进行的实验中发现，被称为法拉第电磁感应现象。
其基本原理可以通过两个定律来解释，分别是斯涅尔定律和楞次定律。
1. 斯涅尔定律斯涅尔定律描述了当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中感应出电动势。
磁通量Φ通过以下公式表示：Φ = B * A其中，B表示磁感应强度，A表示垂直于磁场方向的导体截面积。
斯涅尔定律可以表达为：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。
2. 楞次定律楞次定律是物理学家赫尔曼·楞次于1834年提出的，它阐明了电磁感应中的生成电流的方向。
根据楞次定律，通过导体的感应电动势和所诱导的电流产生磁场。
该磁场的方向会使导体内的感应电动势和电流产生相反的变化。
这意味着，电流的变化会生成与之相反方向的磁场，试图抵消电流变化。
二、法拉第定律的解释法拉第定律是物理学家迈克尔·法拉第根据他的电磁感应实验观察到的结果，提出的定律。
它描述了导体中感应电动势与电流的关系，被广泛应用于电磁感应的研究和应用。
法拉第定律可以表述为：导体中感应电动势的大小与导体电流的变化率成正比。
也就是说，当导体中的电流变化时，会产生感应电动势，其大小与电流变化的速率成正比。
这个比例常被称为电感系数，用字母L表示。
根据法拉第定律，感应电动势可以通过以下公式表示：ε = -L * dI/dt其中，ε表示感应电动势，L表示电感系数，dI/dt表示电流的变化率。
从法拉第定律可以看出，当电流发生变化时，感应电动势的方向与电流变化的方向相反。
3.2《法拉第电磁感应定律》PPT课件
一.感应电动势
2、电源：产生感应电动势的那部分导体就相当于电源.
1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
思考与讨论
感应电动势的大小跟哪些因素有关？
探究感应电动势大小与磁通量变化的关系
提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动 势，那么感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？
E=2V
W非=240J
探索者
水果电池
探索者
地电流
电磁感应定律
教学目标
知识与能力 1、知道什么是感应电动势。 2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通 量的变化率。 3、在实验基础上，了解法拉第电磁感应定律内容 及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单 的问题。 4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物 理规律的能力。 实验 仪器 螺线管要准备10匝和100匝的两个
课堂练习
1、关于电动势，下列说法正确的是： AC
A、 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功， 电能增加 B、对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多， 电动势就越大 C、电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极 移送单位正电荷量做功越多 D、电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负 极移送到正极的电荷量越多
跟电源的体积无关, 跟电源外部电路无关.
学生活动：看图识意义
干电池
微型电池
铅蓄电池
1.5V
250V
锌汞电池
2.0V
1.5V
1.2V
3.6V
三、电源的重要参数
1、电源的电动势
2、电源的内阻:电源内部导体的电阻.
3、电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量 单位：安· 时(A· h) 毫安· 时(mA· h)
4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件
例与练12
如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金 属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接 有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为 r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向 下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度 向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大? (2)维持ab做匀速运动的外力多大? a M (3)ab向右运动1m的过程中, 电路 v R B r 中产生的热量Q和通过R的电荷量q。
a L b c
间或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应. (2)①求出的是整个回路的感应电 动势；②求出的是某部分导体的电动 势。
d v
(3)公式 ①适用一切情况，（通常用于磁 通变化型）公式②适用导体切割型
问题：公式 ①
的区别和联系？
与公式 ② E BLv sin En t
针对练习 如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 轴匀速转动，穿过线圈的磁通量 Φ 随时间 t 的关系可用 图象表示，则( )
1
A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最 大，感应电动势也最大 B．在t＝1×10－2 s时刻，感应电 动势最大 C．在t＝2×10－2 s时刻，感应电 动势为零 D．在0～2×10－2 s时间内，线 圈中感应电动势的平均值为零
通过导体某横截面的电荷量求解方法： 由电流的定义式得：
Δq＝IΔt
①
由全电路欧姆定律得： I＝E/R 由法拉第电磁感应定律得： 平均感应电动势 ③ E＝ΔΦ/Δt 由 ① ② ③ 得： Δq＝Δ Φ/R
②
针对练习
1、有一面积为100 cm2的金属环，电阻 为0.1 Ω，环中磁场变化规律如图所示， 且磁场方向垂直于环面向里，在t1～t2这 段时间内环中通过的感应电荷量为多少？