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电磁感应PPT本讲稿第一页，共十六页 电磁感应电磁感应a.磁通量磁通量 表述表述1：磁感应强度与垂直于磁感应强度面积的乘积：磁感应强度与垂直于磁感应强度面积的乘积 表述表述2：穿过该面的磁感线的条数：穿过该面的磁感线的条数b.产生感应电动势的条件产生感应电动势的条件磁通量发生变化磁通量发生变化c.楞次定律楞次定律d.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 平均感应电动势（磁通量变化）平均感应电动势（磁通量变化）瞬时感应电动势（切割运动）瞬时感应电动势（切割运动）表达式：表达式：E=Blv,条件条件B、l、v两两垂直两两垂直 旋转切割表达式：旋转切割表达式：E=Br2/2 用右手定则判断方向用右手定则判断方向e.自感自感f.日光灯原理日光灯原理 定义式：定义式：=BS条件：条件：BS内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化关键词：阻碍变化关键词：阻碍变化表达式：表达式：E=nS用楞次定律判断方向用楞次定律判断方向自感现象自感现象自感的应用：日光灯镇流器自感的应用：日光灯镇流器本讲稿第二页，共十六页电磁感应现象电磁感应现象 产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，即产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0.引起磁通量变化的常见情况引起磁通量变化的常见情况 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动闭合电路的部分导体做切割磁感线运动 线圈绕垂直于磁场的轴转动线圈绕垂直于磁场的轴转动 磁感应强度磁感应强度B发生变化发生变化感应电动势产生的条件：无论电路闭合与否，只要穿过线圈的磁通量发生变感应电动势产生的条件：无论电路闭合与否，只要穿过线圈的磁通量发生变 化，电路中就一定有感应电动势产生，产生感应电化，电路中就一定有感应电动势产生，产生感应电 动势的那部分导体相当于电源。动势的那部分导体相当于电源。本讲稿第三页，共十六页楞次定律楞次定律定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感 应电流的磁通量的变化应电流的磁通量的变化适用范围：适用于一切情况的感应电流方向判断适用范围：适用于一切情况的感应电流方向判断判定感应电流方向的步骤判定感应电流方向的步骤 1.明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向 2.确定原磁场穿过闭合回路的磁通量变化情况确定原磁场穿过闭合回路的磁通量变化情况（是增大还是减小）（是增大还是减小）3.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向根据楞次定律确定感应电流的磁场方向 4.利用安培定则（右手螺旋定则）确定感应电流方向利用安培定则（右手螺旋定则）确定感应电流方向右手定则右手定则 方法：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让方法：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让 磁感线垂直从手心进入，大拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就磁感线垂直从手心进入，大拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就 是感应电流的方向。是感应电流的方向。适用范围：适合于闭合回路的部分导体切割磁感线运动的情况适用范围：适合于闭合回路的部分导体切割磁感线运动的情况本讲稿第四页，共十六页法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 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 正比正比 公式：公式：E=nS,n为线圈圈数为线圈圈数 感生电动势是指由于感应电场而产生的电动势，非静电力是电场力对自由电荷的感生电动势是指由于感应电场而产生的电动势，非静电力是电场力对自由电荷的作用力，其计算式为作用力，其计算式为E=nt 动生电动势指由于导体运动而产生的感应电动势，非静电力与洛伦兹力有关，动生电动势指由于导体运动而产生的感应电动势，非静电力与洛伦兹力有关，其计算式为其计算式为E=LI /t本讲稿第五页，共十六页自感现象自感现象 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象，而产生的感应电由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象，而产生的感应电动势叫自感电动势。动势叫自感电动势。当导体线圈的电流增大时，自感电动势的方向与原来的电流方向相反；当导体线圈的电流减小当导体线圈的电流增大时，自感电动势的方向与原来的电流方向相反；当导体线圈的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。时，自感电动势的方向与原电流方向相同。自感系数简称自感或电感，线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、圈数有关，线圈的横自感系数简称自感或电感，线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、圈数有关，线圈的横截面积越大，线圈越长，圈数越多，线圈内有铁芯，自感系数就越大。截面积越大，线圈越长，圈数越多，线圈内有铁芯，自感系数就越大。本讲稿第六页，共十六页日光灯原理日光灯原理 日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成、日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成、日光灯被点亮时，是启动其中的触片断开时，在镇流器中产生很日光灯被点亮时，是启动其中的触片断开时，在镇流器中产生很 高的自感电动势，与原电压一起产生一个瞬间高电压，点亮灯管。高的自感电动势，与原电压一起产生一个瞬间高电压，点亮灯管。本讲稿第七页，共十六页本讲稿第八页，共十六页磁悬浮列车的原理 1.电磁感应是因磁通量磁通量变化产生感应电动势的现象。2磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。本讲稿第九页，共十六页磁悬浮问题解题方法1.磁场的速度永远大于列车的速度2.安培力的方向就是列车速度的方向3.磁场方向和电流方向同时变化所以力的方向永不变本讲稿第十页，共十六页磁悬浮列车是一种高速运载工具，它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物。磁悬浮列车具有两个重要系统。一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触。另一是驱动系统，就是在沿轨道安装的绕组（线圈）中，通上励磁电流，产生随空间作周期性变化、运动的磁场，磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用，使车体获得牵引力。本讲稿第十一页，共十六页为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由，我们给出如下的简化模型，图10（甲）是实验车与轨道示意图，图10（乙）是固定在车底部金属框与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有竖直(垂直纸面)方向等距离间隔的匀强磁场Bl和B2，二者方向相反。车底部金属框的宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场Bl和B2同时以恒定速度v0沿导轨方向向右运动时，金属框也会受到向右的磁场力，带动实验车沿导轨运动。图10（乙）B1vB2固定在列车下面的导线框A移动的磁场移动的磁场图10（甲）本讲稿第十二页，共十六页设金属框垂直导轨的边长L=0.20m、总电阻R=l.6，实验车与线框的总质量m=2.0kg，磁场Bl=B2=B1.0T，磁场运动速度v0=10m/s。回答下列问题：（1）设t=0时刻，实验车的速度为零，求金属框受到的磁场力的大小和方向；（2）已知磁悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力 f1=0.20N，求实验车的最大速率vm；（3）实验车A与另一辆磁悬浮正常、质量相等但没有驱动装置的磁悬浮实验车P挂接，设A与P挂接后共同运动所受阻力f2=0.50N。A与P挂接并经过足够长时间后的某时刻，撤去驱动系统磁场，设A和P所受阻力保持不变，求撤去磁场后A和P还能滑行多远？本讲稿第十三页，共十六页解析：（1）t=0时刻，线框相对磁场的速度为v0=10m/s，金属框A中产生逆时针方向的感应电流，设瞬时电动势大小为E0 E0=2 BLv=4.0V 设线框中的电流大小为I0，根据闭合电路欧姆定律I0=2.5A 设金属框A受到的磁场力的大小为F0，根据安培力公式F0=2 BI0L=1.0N 方向向右 本讲稿第十四页，共十六页（2）金属框A达到最大速度vm 时相对磁场的速度为（v0-vm），设此时线圈中的感应电动势为E1，则 E1=2 BL(v0-vm)设此时金属框中的电流为I1，根据欧姆定律I1=实验车达到最大速度时受力平衡，f1=2 BI1L整理得：f1=解得：vm=8.0 m/s本讲稿第十五页，共十六页(3)设A与P挂接后再次达到匀速运动时的速度为v2，同理可得 f2=解得 v2=5.0 m/s设撤去磁场后A和P还能滑行的距离为s，根据动能定理解得解得 s=100 m本讲稿第十六页，共十六页