清华大学大学物理经典课件电磁感应ppt.ppt
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 陈信义编陈信义编 第第10章章 电磁感应电磁感应电磁学(第三册)电磁学(第三册)1 1经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服
2、务的费用 电电磁磁感感应应现现象象揭揭示示了了电电与与磁磁之之间间的的联联系系和和转转化化,为为人人类类获获取取电电能能开开辟辟了了道道路路,引引起起了了一一场场重大的工业和技术革命。重大的工业和技术革命。电流电流磁场,磁场磁场,磁场电流?电流?经经过过失失败败和和挫挫折折(18221831),法法拉拉第第终终于于发发现现:感感应应电电流流与与原原电电流流的的变变化化有有关关,而而与与原原电电流本身无关。流本身无关。在在恒恒定定电电流流的的磁磁场场中中,导导线线中中无无电电流流法法拉拉第感到迷惑。第感到迷惑。2 2经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增
3、加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 1831年年法法拉拉第第总总结结出出以以下下五五种种情情况况都都可可产产生生感感应应电电流流:变变化化着着的的电电流流,运运动动着着的的恒恒定定电电流流,在磁场中运动着的导体,在磁场中运动着的导体,变变化化着着的的磁磁场场,运运动动着的磁铁。着的磁铁。3 3经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行
4、为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 1832年年法法拉拉第第发发现现,在在相相同同的的条条件件下下,不不同同金金属属导导体体中中产产生生的的感感应应电电流流的的大大小小,与与导导体体的的电导率成正比。电导率成正比。他他认认为为,当当通通过过回回路路的的磁磁力力线线根根数数(即即磁磁通通量量)变变化化时时,回回路路里里就就会会产产生生感感应应电电流流,从从而而揭示出了产生感应电动势的原因。揭示出了产生感应电动势的原因。他他意意识识到到:感感应应电电流流是是由由与与导导体体性性质质无无关关的的感感应应电电动动势势产产生生的的;即即使
5、使不不形形成成导导体体回回路路,这这时时不不存存在在感感应应电电流流,但但感感应应电电动动势势却却仍仍然然有有可可能存在。能存在。4 4经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用10.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律10.3 感生电动势和感生电场感生电动势和感生电场10.5 自感自感 10.2 动生电动势动生电动势10.4 互感互感 10.6 磁场的能量磁场的能量10.7
6、 超导的电磁特性(教材超导的电磁特性(教材P354-368)目目 录录【演演示示实实验验】发发光光二二极极管管演演示示电电磁磁感感应应、万万用用变变压压器器演演示示涡涡流流(跳跳圈圈、加加热热)、涡涡流流的的阻阻力力(磁磁体体在在铝管内运动铝管内运动)、涡流阻尼摆、超导磁悬浮列车、涡流阻尼摆、超导磁悬浮列车5 5经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 当当穿穿过过闭闭合合导导
7、体体回回路路所所限限定定的的面面积积的的磁磁通通量量发生变化时,回路中将发生变化时,回路中将产生感应电流。产生感应电流。10.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律闭合导体闭合导体闭合回路闭合回路的正方向:的正方向:L 的方向的方向的正方向:的正方向:与与L 成右手螺旋成右手螺旋感应电动势:感应电动势:【演示实验演示实验】发光二极管演示电磁感应发光二极管演示电磁感应6 6经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为
8、消费者购买商品的价款或接受服务的费用感应电流的磁场感应电流的磁场 阻碍磁通量的变化阻碍磁通量的变化SS 7 7经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用N 匝线圈情况:匝线圈情况:涡流涡流(Eddy current):):大块导体处于变化磁场中,或相对于磁场运大块导体处于变化磁场中,或相对于磁场运动,导体内产生闭合的涡旋状的感应电流。动,导体内产生闭合的涡旋状的感应电流。电磁灶和
9、变压器铁芯电磁灶和变压器铁芯异步电动机异步电动机【演演示示实实验验】万万用用变变压压器器演演示示涡涡流流(跳跳圈圈、加加热热)、涡流的阻力涡流的阻力(磁体在铝管内运动磁体在铝管内运动)、涡流阻尼摆、涡流阻尼摆磁链磁链8 8经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用磁通可按不同方式变化磁通可按不同方式变化感应电动势感应电动势:感生电动势感生电动势一般情况:一般情况:磁场变化磁场变化
10、 同时同时 回路运动回路运动 :动生电动势动生电动势磁场变化、回路静止磁场变化、回路静止磁场恒定、回路运动磁场恒定、回路运动【思考思考】非静电力是什么?非静电力是什么?感生电场感生电场Lorentz力力9 9经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用10.2 动生动生(motional)电动势电动势 回回路路或或其其一一部部分分相相对对恒恒定定磁磁场场运运动动,引引起起穿穿过回路
11、的磁通变化过回路的磁通变化 动生电动势。动生电动势。非静电力:非静电力:动生电动势:动生电动势:【思考思考】点点b、a间的电势间的电势+-baf【思考思考】?1010经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx x 任任意意形形状状的的导导线线回回路路L L,在在恒恒定定磁磁场场中中运运动动
12、或形变,回路中产生的动生电动势为或形变,回路中产生的动生电动势为1111经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用外外【例例】Lorentz 力不作功,只传递能量。力不作功,只传递能量。Lorentz 力不作功是指力不作功是指1212经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者
13、服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用外力作功外力作功 感生电流能量感生电流能量外外1313经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用【例例】法拉第圆盘(金属)法拉第圆盘(金属)R 切割切割 B 线线 动生电动势动生电动势1414经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,
14、增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用10.3 感生电动势和感生电场感生电动势和感生电场场场的的观观点点:变变化化的的磁磁场场在在其其周周围围空空间间激激发发感感生生电场电场 产生感生电动势产生感生电动势的非静电力场的非静电力场 回路静止,仅由磁场的变化引起穿过回路的回路静止,仅由磁场的变化引起穿过回路的磁通变化所产生的电动势磁通变化所产生的电动势 感生感生(induced)电动势电动势1515经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增
15、加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 即即使使没没有有导导体体存存在在,变变化化的的磁磁场场也也会会在在空空间间激发涡旋状的感生电场激发涡旋状的感生电场(非静电场非静电场)L 的方向:的方向:的正方向的正方向微分形式:微分形式:“变化的磁场会激发电场变化的磁场会激发电场”1616经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有
16、欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用【例例】电子感应加速器电子感应加速器(Betatron)B 轴对称轴对称E感感 轴对称轴对称?加速加速vE感感加速加速Lorentz力力指向圆心指向圆心1717经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用任何电场都可以写成任何电场都可以写成其中其中因此,因此,任何电场都满足任何
17、电场都满足1818经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用真空中电场的基本规律真空中电场的基本规律微分形式:微分形式:积分形式:积分形式:1919经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买
18、商品的价款或接受服务的费用计算感应电动势的两个公式计算感应电动势的两个公式1、通量法则通量法则2、按感生和动生电动势计算按感生和动生电动势计算2020经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用10.4 互感互感 互互感感电电动动势势不不仅仅与与电电流流改改变变的的快快慢慢有有关关,而而且且也也与与两两个个线线圈圈的的结结构构以以及及它它们们之间的相对位置有关。之间的相对位置有关。
19、一一个个线线圈圈中中电电流流的的变变化化,在在另另一一线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势,这这称称为为互互感感现现象象。这这种种电电动动势势称称为为互感电动势互感电动势。2121经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 21 I1 的磁场的磁场B1通过线圈通过线圈2的的磁链磁链由毕奥由毕奥萨定理:萨定理:M21线圈线圈1对对2 的的互感系数互感系数的正向与的正向与 成右手
20、螺旋。成右手螺旋。1、线圈、线圈1电流电流I1变化变化 线圈线圈2感生电动势感生电动势2222经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用感生电动势:感生电动势:2、线圈、线圈2 电流电流I2变化变化 线圈线圈1感生电动势感生电动势M12 线圈线圈2对对1 的互感系数的互感系数2323经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费
21、者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用可以证明(可以证明(P339 例例10.9)无无铁铁磁磁质质时时,M与与两两个个线线圈圈中中的的电电流流无无关关,只只由由线线圈圈的的形形状状、大大小小、匝匝数数、相相对对位位置置及及周周围围磁磁介介质质的的磁磁导导率率决决定定。但但有有铁铁磁磁质质时时,M 还与线圈中的电流有关。还与线圈中的电流有关。2424经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的
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