电磁感应定律课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十一章 电磁感应,电磁感应的基本规律,（重点）,动生电动势,（,重点）,感生电动势,（重点）,涡旋电场,自感与互感,磁场能量与磁场能量密度,位移电流 麦克斯韦方程组,4/23/2025,1,11-1,电磁感应的基本规律,一,电磁感应现象,1 电磁感应现象,当一闭合回路所包围的面积内的磁通量发生变化时，回路中就产生电流，这种电流被称为,感应电流,，这一现象被称为,电磁感应现象,N,S,2,2 楞次定律,回路中,感应电流,的方向，总是使感应电流所激发的磁场来,阻止或补偿,引起感应电流的磁通量的变化。,N,S,二 法拉第电磁感应定律,导体回路中感应电动势,的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比,式中,k,是比例常数，在(SI)制中,k,=1,N,S,3,（1）负号表示感应电流的效果总是 反抗引起感应电流的原因 楞次定律,+,+,是通过回路的磁通量，代表的意义？,与 有何区别？,（2）,*,只要,闭合导体回路,磁通量发生,变化,就有感应电动势。,4,（2）N匝线圈串联时的,法拉第电磁感应定律,N匝相同,线圈串联,组成回路,若通过每个线圈的磁通量相同,B,若闭合回路中电阻为,R,产生的,感应电荷,称为线圈的磁通链数,5,三 法拉第电磁感应定律的应用,例11-1,直导线通交流电 置于磁导率为,的介质中已知:,求：与其共面的矩形回路中的感应电动势,其中,I,0,和,是大于零的常数,解：,a,l,x,6,在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面，求线框运动到距导线距离为,l,0,时的电动势。,解,通过面积元的磁通量,（方向顺时针方向）,例11-2,7,电动势,电源,将单位正电荷从电源负极推向电源正极的过程中，非静电力所作的功,定义,表征了电源非静电力作功本领的大小,反映电源将其它形式的能量转化为电 能本领的大小,非静电性场强,对闭合电路,8,11-2,动生电动势,两种不同机制,相对于实验室参照系，若磁场不变，而导体回路运动（切割磁场线）动生电动势,相对于实验室参照系，若导体回路静止，磁场随时间变化感生电动势,一.动生电动势,电子受洛伦兹力,非静电力,+,-,直导线在均匀场中运动，三者相互垂直。,9,1）非静电场强,动生电动势的一般情况,2）动生电动势,B,+,-,结论：,动生电动势的本质是洛伦兹力,洛伦兹力是形成动生电动势的非静电力,。,10,例11.3,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,O,R,求 棒上的电动势,解,动生电动势,d,l,方向,二,动生电动势的计算,11,例11-4,如图金属杆,AB,以速度,v,平行于长直载流导线运动。已知导线中的电流强度为,I,.,求：金属杆,AB,中的动生电动势。,解：,12,作业：P103 11-3,4,5,13,11-3,感生电动势 涡旋电场,感生电场,（涡旋电场）,一,感生电动势,*麦克斯韦的假设：,变化磁场在其周围激发一种电场，,这种,电场,就称为,感生电场,14,设一个半径为,R,的长直载流螺线管，,内部磁场强度为,，若,为大于零,的恒量。求管内、外的感应电场。,例11-6 求轴对称分布的变化磁场产生的感应电场,解：,15,求管外的感应电场。,16,例11-7,一被限制在半径为,R,的无限长圆柱内的均匀磁场,B,，,B,均匀增加，,B,的方向如图所示。,求 导体棒,ON,、,CD,的感生电动势,解,方法一(用感生电场计算):,方法二(用法拉第电磁感应定律):,(补顺时针回路,ODCO,),17,11-4,自感与互感,一,自感,I(t),B(t),F,(t),自感系数,L自感系数,与线圈大小、形状、周围介质的磁导率有关；与线圈是否通电流无关,线圈反抗电流变化的能力,一种电惯性的表现,I,B,18,(1)式中的负号表示自感电流反抗线圈中电流变化,(2)L越大对同样的电流变化自感电流就越大即回路中电流越难改变,3、自感电动势,I,B,19,4、自感系数的计算,假设电路中流有电流 I,I,B,，,再计算,L=,/I,例11-8,求单层密绕长直螺线管的自感,已知,l,、,N,、,S,、,解:,设回路中通有电流,I,L,仅与回路、介质有关I,20,二 互感,互感电动势,互感系数,线圈1内电流的变化，引起,线圈2,内的电动势,1,2,21,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,的矩形线圈共面，直导线与矩形线圈,的一侧平行，且相距为 .,求,二者的互感系数.,解,设长直导线通电流,4/23/2025,22,11-5,磁场能量与磁场能量密度,一 磁场能量,磁场能量密度,23,解,根据安培环路定理,螺绕环内,取体积元,例11-12,一由,N,匝线圈绕成的螺绕环，通有电流,I,，其中充有均匀磁介质,求 磁场能量,W,m,24,麦克斯韦假设,电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间的变化率.,位移电流密度,位移电流,11-6,位移电流,25,（1）,全电流是连续的；,（2）,位移电流和传导电流一样激发磁场；,（3）,传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热.,+,-,全电流,注意：,传导电流密度,位移电流密度,安培环路定理,26,3,麦克斯韦方程组的积分形式,（Maxwell equations）,麦克斯韦方程组,电场,磁场,电场是有源场,变化磁场可以,激发涡旋电场,传导电流和变化电场可以激发磁场,磁感线是闭合的,27,一、法拉第电磁感应定律,二、动生电动势,第十一章 小结,方向判断：楞次定律,产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力.,计算方法,与所选回路正方向相同。,与所选回路正方向相反。,28,三、感生电动势 感应电场,产生感生电动势的非静电力是感应电场力.,感生电动势的计算方法,该式说明：变化的磁场激发感应电场,的方向和 的方向成左手旋关系,该式可计算高度对称分布的感应电场,29,四、自感应、互感应,L,的,方向总是阻碍原电流的变化,M,、,L,的单位：,H,线圈周围没有铁磁质时其自感系数是常数，仅取决于线圈自身的结构和介质。,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。,30,自感磁能:,五、磁场的能量,磁场能量密度:,磁场的能量:,31,六、麦克斯韦的电磁场理论,两个基本假设,感应电场：,位移电流：,变化的磁场激发感应电场,变化的电场产生位移电流,位移电流和传导电流以相同的规律激发磁场,32,1用线圈的自感系数,L,来表示载流线圈磁场的能量公式,（A）只适用于无限长密绕螺线管；,（B）只适用单匝线圈；,（C）只适用一个匝数很多，且密绕的螺线环；,（D）适用于自感系数,L,一定的任意线圈。,D,一、选择题,33,3.一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示，试问下述哪一种情况将会发生？,B,a,b,（A）,在铜条上,ab,两点产生一小电势差，且,U,a,U,b,，,（B）,在铜条上,ab,两点产生一小电势差，且,U,a,U,b,，,（C）,在铜条上产生涡流，,（D）电子受到洛伦兹力而减速。,A,F,洛,a,b,34,4.一矩型线框长为,a,宽为,b,，置于均匀磁场中，线框饶 00,轴，以匀角速度,旋转（如图所示），设,t=,0 时，线框平面处于纸面内，则任一时刻感应电动势为：,.,B,a,b,0,0,35,12-19 如图，一金属棒弯成一圆环，但留有空隙，在环内一均匀磁场局限在半径为的区域，并垂直纸面向里，磁感应强度随时间均匀增大，空隙处静电场强度的方向为_，空隙处感应电场强度的方向为_。,+,-,36,练习11-3，4，5，6，8，9，10，11，13，16，19，20，22，27，28，29，35，36，37，44,37,