电磁感应定律、动生感生电动势.ppt

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1、第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论第九章第九章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场法拉第电磁感应定律、楞次定律、感生电动势、动生电动势法拉第电磁感应定律、楞次定律、感生电动势、动生电动势、自感、互感、磁场能量和磁场能量密度、涡旋电场、位移、自感、互感、磁场能量和磁场能量密度、涡旋电场、位移电流、麦克斯韦方程组（积分形式）、电磁波电流、麦克斯韦方程组（积分形式）、电磁波1. 掌握掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，了解电磁感应现象法拉第电磁感应定律和楞次定律，了解电磁感应现象与能量守恒的关系。与能量守恒的关系。2. 理解理解动生电动势和感生电动势的本质，会计算简单情况的动动生电动

2、势和感生电动势的本质，会计算简单情况的动生、感生电动势。生、感生电动势。3. 了解了解自感和互感的现象自感和互感的现象,会计算几何形状简单的导体的自感会计算几何形状简单的导体的自感和互感和互感.4. 了解了解磁场具有能量和磁能密度的概念。磁场具有能量和磁能密度的概念。5. 了解了解涡旋电场、位移电流概念以及麦克斯韦方程组（积涡旋电场、位移电流概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义分形式）的物理意义.第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论三三. 重点、难点重点、难点第九章第九章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论一一 电磁

3、感应现象电磁感应现象-（磁生电）（磁生电）9 - 1 电磁感应定律电磁感应定律第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论 闭合的导线回路中的闭合的导线回路中的感应电流感应电流具具有确定方向，它有确定方向，它总是使得感应电流总是使得感应电流所所产生产生的通过闭合回路面积的通过闭合回路面积的磁通量的磁通量，去补偿或者去补偿或者反抗反抗引起感应电流的磁通引起感应电流的磁通量的量的变化变化。二二 楞次定律楞次定律（P395）愣次定律愣次定律 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论NBSNSB用楞次定律判断感应电流方向II注意：注意：阻碍的是阻碍的是磁通量变化磁通量变化愣次定

4、律愣次定律 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论 当穿过当穿过闭合回路所围面积的磁通量闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路发生变化时，回路中产生感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值中产生感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.三三 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律tddiE韦伯韦伯iE伏特伏特电磁感应定律电磁感应定律 若若闭合回路为闭合回路为N匝匝， 称为称为磁链数磁链数dtdNtddiE第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论：非电性场的场强：非电性场的场强kE一电源一电源：提供非静电力（洛仑兹力、化学力）的装置：提供非静电力（洛仑兹力、化学力）

5、的装置. 使得正负电荷不断分离使得正负电荷不断分离,并且正电荷逆静电场力并且正电荷逆静电场力方向运动方向运动.电源电源 电动势电动势第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论定义：定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功做的功. （P331）qlEqqWlkdE电源电源 电动势电动势二二 电动势电动势lEkd内E规定：规定：从负极经电源内部到正极的方向为电动势的指向从负极经电源内部到正极的方向为电动势的指向-标量标量电池内部：电流从低电势流向高电势，电池内部：电流从低电势流向高电势，电动势指向电动势指向电势高的地方，即电势高的地方

6、，即“”电池外部：电流从高电势流向低电势电池外部：电流从高电势流向低电势第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论 电动势电动势lEidkE ddt 引起磁通量变化的原因引起磁通量变化的原因 1）恒定磁场恒定磁场中的导体运动中的导体运动 , 或者回路面积或者回路面积变化、取向变化等变化、取向变化等 动生电动势动生电动势 2）导体不动，）导体不动，磁场变化磁场变化 感生电动势感生电动势9 2、3 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

7、+ + + + + + + + + + + + BBA设杆长为设杆长为 L动生电动势的动生电动势的非非静电力场来源静电力场来源 洛伦兹力洛伦兹力-LF- -+eFBeF)(LkLEeFBeFELkABlBd)(ABlEdkiELldB)i(E动生电动势动生电动势 1 1在磁场中运动的导线内的感应电动势在磁场中运动的导线内的感应电动势一一 动生电动势动生电动势第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论 动生电动势方向判断：动生电动势方向判断：负极负极正极正极1.右手定则：右手定则：2.利用利用baldB)ab(E由计算值的正负确定由计算值的正负确定若若 ab0，则，则VbVa ，ab

8、若若 ab0，则，则VbVa ，ba动生电动势只能存在于运动导体内。动生电动势只能存在于运动导体内。3.楞次定律楞次定律 (闭合回路闭合回路)动生电动势动生电动势 LldB)i(E dl方向任选方向任选 -（ 方向）方向）第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论解解1 动生电动势动生电动势lBdLllB0dLlB0idE2i21LBElBd)(diE例例9-2(P402) 一长为一长为L的铜棒在磁感强度为的铜棒在磁感强度为 的均匀的均匀磁场中磁场中,以角速度以角速度 在与磁场方向垂直的平面上绕棒在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动，求铜棒两端的感应电动势的一端转动，求铜棒两端的

9、感应电动势. B+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +oPB（点点 P 的电势高于点的电势高于点 O 的电势）的电势） 方向方向 O PiEld动生电动势动生电动势 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论解解2 利用电磁感应定律利用电磁感应定律LLdBSdBd212i21LBEdtdiE+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +oPB221LBdtd动生电动势动生电动势 O P第九章第

10、九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论xIB20例例9-3 (P403) 无限长直导线载有电流无限长直导线载有电流I，长度为，长度为b的金属杆的金属杆与导线共面且垂直。杆以速度与导线共面且垂直。杆以速度 平行直线电流运动，求杆平行直线电流运动，求杆中的感应电动势，并判断哪端电势高中的感应电动势，并判断哪端电势高Iab解：建立坐标，在杆上取线元解：建立坐标，在杆上取线元dxxdxxiiEEd 方向方向 B AiEA端电势较高。端电势较高。动生电动势动生电动势 02a baIdxx 0ln02Iaba ()idBdx第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论2在磁场中转动的线圈

11、内的感应电动势在磁场中转动的线圈内的感应电动势ADCBneoocosBSddiNt 动生电动势动生电动势 ttNBSisin0NBS令tisin0则)sin(0tIIdsindNBStB第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论二二 感生电动势（感生电动势（P405） 产生感生电动势的非静电场产生感生电动势的非静电场 感生电场感生电场 麦克斯韦假设：麦克斯韦假设： 变化的磁场在其周围空间激变化的磁场在其周围空间激发一种电场发一种电场,这个电场叫感生电场这个电场叫感生电场 。它的电场线。它的电场线总是总是闭合闭合的，故称涡旋电场。的，故称涡旋电场。感生EtlELdddi感生EdsBs

12、dSBst i L)t (B感生电动势感生电动势 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论0tlELddd感生 感生感生电场是电场是非非保守场保守场 和和 均对电荷有力的作用均对电荷有力的作用.感生E静E感生电场和静电场的感生电场和静电场的对比对比0d LlE静 静静电场是保守场电场是保守场 静静电场由静电荷产生；电场由静电荷产生；感生感生电场是由变化的电场是由变化的磁场磁场产生产生 .感生电动势感生电动势 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论三三 涡电流涡电流感应电流不仅能在感应电流不仅能在导电回路内出现，导电回路内出现， 而且当而且当大块导体大块导体与与磁场

13、有相对运动或磁场有相对运动或处在变化的磁场中处在变化的磁场中时，大块导体中也时，大块导体中也会激起感应电流会激起感应电流.这这种在大块导体内流种在大块导体内流动的感应电流动的感应电流,叫做叫做涡电流涡电流 , 简称涡流简称涡流. 应用应用 热效应、电磁阻尼效应热效应、电磁阻尼效应.涡电流涡电流 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论例例1 将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两平面的磁通量随时间的变化率相等，则过两平面的磁通量随时间的变化率相等，则（A）铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势。）铜环中有感应电动势，木环中无感应电

14、动势。（B）铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小。）铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小。（C）铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大。）铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大。（D）两环中感应电动势相等。）两环中感应电动势相等。若换成铜环和铁环，若换成铜环和铁环，感应电流感应电流相同吗？相同吗？感应电动势感应电动势第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论lBLid)(EdtdiESdtBl dEsli感生EdSBst 第九章第九章 电磁感应和电磁场理论电磁感应和电磁场理论作业作业1 如图所示，长为如图所示，长为L的金属细杆的金属细杆ab绕竖直轴绕竖直轴Ol O2以角速度以角速度 在水平面内旋转在水平面内旋转Ol O2在细杆在细杆a端处若已端处若已知地磁场在竖直方向的分量为知地磁场在竖直方向的分量为B求金属细杆的电动求金属细杆的电动势，并说明势，并说明a、b两端哪端电势高两端哪端电势高 。aB1Ob2OO 动生电动势动生电动势