(精品)大学物理第8章电磁感应复习与习题课.ppt

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1、大大大大 学学学学 物物物物 理理理理University PhysicsUniversity PhysicsUniversity PhysicsUniversity Physics电磁感应电磁感应电磁场电磁场复习与习题课复习与习题课A A、电磁感应基本规律回顾电磁感应基本规律回顾B B、关于电磁场的几点讨论关于电磁场的几点讨论主主 要要 内内 容容C C、典型题分析典型题分析判断感应判断感应电流方向电流方向 闭合回路中感应电流的方向，闭合回路中感应电流的方向，总是使它自身所产生的磁通量阻止总是使它自身所产生的磁通量阻止引起感应电流的磁通量的变化。引起感应电流的磁通量的变化。一、楞次定律一、楞

2、次定律二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律三、感应电动势三、感应电动势基本规律回顾基本规律回顾动生电动势动生电动势 感生电动势感生电动势 感应感应电动势电动势大小及方向大小及方向五、感生电动势五、感生电动势六、自感现象六、自感现象 自感系数自感系数 自感电动势自感电动势非静电力非静电力四、动生电动势四、动生电动势非静电力非静电力洛仑兹力洛仑兹力感生电场力感生电场力七、互感现象七、互感现象 互感系数互感系数 互感电动势互感电动势i21线圈线圈2B1I1线圈线圈1磁场能量磁场能量:磁能密度：磁能密度：八、磁场能量八、磁场能量十、全电流定律：十、全电流定律：九、位移电流九、位移电流与运动电荷

3、无关与运动电荷无关 不产生不产生焦耳热焦耳热应用：应用：微波炉微波炉 改改变电偶极矩，使电介质变电偶极矩，使电介质反复极化，使分子热运反复极化，使分子热运动加剧，产生热效应，动加剧，产生热效应，但与焦耳热完全不同。但与焦耳热完全不同。变化的电场变化的电场可以产生磁场可以产生磁场本质本质十一、麦克斯韦方程组的积分形式十一、麦克斯韦方程组的积分形式介质性质方程介质性质方程:2、磁场的高斯定理、磁场的高斯定理1、电场的高斯定理、电场的高斯定理3、环路定理与、环路定理与法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律4、全电流定律、全电流定律 本章应本章应重点重点掌握掌握法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律及其应

4、用，及其应用，包括动生电动势、感生电动势、自感电动势、互感电包括动生电动势、感生电动势、自感电动势、互感电动势的计算；理解磁场能量及磁能密度的概念。动势的计算；理解磁场能量及磁能密度的概念。典型题分析典型题分析例题例题1 1 有一弯成有一弯成 角的金属框架角的金属框架COD,一导线一导线ab(ab垂直于垂直于OD)以恒定速度以恒定速度v在在金属框架上滑动，设金属框架上滑动，设v垂直于垂直于ab向右。向右。已知磁场已知磁场B的方向垂直纸面向外，分的方向垂直纸面向外，分别求下列情况框架内的感应电动势别求下列情况框架内的感应电动势 i 的变化规律。设的变化规律。设t=0时，时，x=0。1)磁场均匀分

5、布，且磁场均匀分布，且B不随时间改变；不随时间改变；2)非均匀的变化的磁场非均匀的变化的磁场B=kxcos t。BvabCODx解解：1)导导线线ab在在均均匀匀磁磁场场中中运运动动，产产生生的的动动生生电电动动势势即即为为所所求求感感应电动势应电动势方向由方向由a指向指向b，框架中的电动势应为顺时针方向。框架中的电动势应为顺时针方向。xvabBCOD2)当当磁磁场场作作非非均均匀匀变变化化时时，框框架架中中既既有有动动生生电电动动势势，又又有有感感生生电电动动势势，可可应应用用法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律计计算算总总的的感感应应电电动动势势。选取回路选取回路obao，为正方向。为正方

6、向。若若 i0，则则 i 的方向与所设正绕方向（的方向与所设正绕方向（obao)一致；反之，相反。一致；反之，相反。BvabCOD d xy例题例题2 2R2R1长直同轴电缆。已知长直同轴电缆。已知R1、R2，填充介质均匀各向同性，填充介质均匀各向同性，电流在电流在两柱面上两柱面上均匀分布。均匀分布。求：求：（1）l 长段电缆磁能长段电缆磁能Wm；（；（2）电缆的自感系数电缆的自感系数L解法一：解法一：解题思路：解题思路：Hwm Wm Lr =0 （其其 他他 ）l I 0 （其他其他）由由安培环路定理安培环路定理 0 （其其 他他 ）R2R1rl I 磁能密度磁能密度:解法二：解法二：解题思

7、路：解题思路：H B L WmdS=ldrl I 0 （其其 他他 ）例题例题3 3 两根足够长的平行直导线轴线间的距离为两根足够长的平行直导线轴线间的距离为20cm，在在导线中保持一强度为导线中保持一强度为20A而方向相反的恒定电流。若导线的而方向相反的恒定电流。若导线的半径为半径为 a0.1cm，且导线内部磁场忽略不计。且导线内部磁场忽略不计。解解(1)两导线间任一点磁感应强度为两导线间任一点磁感应强度为:(1)求两导线间每单位长度的自感系数；求两导线间每单位长度的自感系数；(2)若将两导线分开到相距若将两导线分开到相距40cm，求磁场求磁场对单位长度导线所做的功对单位长度导线所做的功;(

8、3)位移时，单位长度的磁能改变了多少位移时，单位长度的磁能改变了多少?是增加，还是减少是增加，还是减少?说明能量的来源。说明能量的来源。单位长l=1(2)两导线中两导线中,一条导线上的电流在另一一条导线上的电流在另一条导线处产生的磁感应强度为条导线处产生的磁感应强度为故任一条导线单位长度上所受磁力为故任一条导线单位长度上所受磁力为:磁力作正功磁力作正功.磁力的功：磁力的功：(3)由由(1)的解的解 当两导线相距为当两导线相距为 d1 时时 导线移动过程中磁能增加导线移动过程中磁能增加,磁场既对外作功磁场既对外作功,磁能又增加磁能又增加,可能否？是否违反能量守恒定律？可能否？是否违反能量守恒定律

9、？当两导线相距为当两导线相距为 d2 时时可能可能!否否!其能量来源于电源：其能量来源于电源：导线拉开导线拉开磁通量增加磁通量增加感应电动势使电流减少感应电动势使电流减少为维持电流恒定为维持电流恒定电源克服反电动电源克服反电动势作功势作功对外作功对外作功+磁能增加磁能增加.单位长度的磁能改变单位长度的磁能改变:讨论讨论讨论讨论:常见错误常见错误 沿袭中学套用公式的作法，不管沿袭中学套用公式的作法，不管B是否匀强，是否是否匀强，是否变化，能量密度是否为恒量，在求磁通量和电动势及磁变化，能量密度是否为恒量，在求磁通量和电动势及磁场能量时套用：场能量时套用：在计算既有感生电动势，又有动生电动势时，不是在计算既有感生电动势，又有动生电动势时，不是用法拉第电磁感应定律计算，而是分别计算，这容易造用法拉第电磁感应定律计算，而是分别计算，这容易造成重复计算，或符号错误。成重复计算，或符号错误。