理学第八章电磁感应电磁场.pptx

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1、教学基本要求教学基本要求 一理解电动势的概念.二掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律,并会用于计算感应电动势的大小和判断感应电动势的指向.三理解动生电动势,能计算简单情况中的动生电动势.四了解感生电动势和动生电动势的概念.第1页/共40页8-1 电磁感应的基本定律学习要点学习要点1.领会电源领会电源电动势电动势的定义及其物理意义，弄清电动势的定义及其物理意义，弄清电动势指向的规定指向的规定.2.什么是法拉第电磁感应定律及其数学表达式什么是法拉第电磁感应定律及其数学表达式.3.领会楞次定律及其物理实质，注意应用领会楞次定律及其物理实质，注意应用楞次定律判楞次定律判断感应电动势指向的方法断感应电动势指

2、向的方法.第2页/共40页8-1 电磁感应的基本定律一 电动势二 电磁感应现象三 电磁感应定律四 楞次定律五 实例分析第3页/共40页一电源电动势第4页/共40页 将其它形式的能量转变为电能的装置.描写电源将其它形式能量转变成电能的能力.非静电力在电源内部从负极到正极移动单位正电荷所作的功.1 电源2 电动势3 电动势的定义第5页/共40页电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功.+-电动势+第6页/共40页电源的电动势和内阻*正极负极电源+_电源电动势大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.电源电动势第7页/共40页二电磁感应现象第8页/共40页当

3、穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势,且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.三法拉第电磁感应定律第9页/共40页u闭合回路由 N匝密绕线圈组成磁通匝数（磁链）国际单位制韦伯伏特当线圈有N匝时第10页/共40页感应电动势的方向第11页/共40页NS四楞次定律闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）.第12页/共40页用楞次定律判断感应电流方向的步骤:首先确定引起感应电流的磁场的方向 判断回路中f 是增加还是减少；由楞次定律确定 B感 方向；由右手定则判定 I感 方向。(I感和B感成右

4、手螺旋关系)第13页/共40页NSNS用楞次定律判断感应电流方向第14页/共40页例1在匀强磁场中,置有面积为S 的可绕轴转动的N 匝线圈.若线圈以角速度 作匀速转动.求线圈中的感应电动势.第15页/共40页已知求解设时,与同向,则令则第16页/共40页在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电流是时间的正弦函数.这种电流称交流电.第17页/共40页长江三峡水电站的大坝坝顶总长3035m，坝顶高程185m，正常蓄水位175m，总库容，共装26台单机容量为70万kw的发电机组.第18页/共40页例2如图是电子计算机内作为存储元件的环形磁芯，磁芯是用矩形磁滞回线的铁氧体材料制成的.环形磁芯上绕有两个截面

5、积均为S 4.5102 mm2的线圈a1和a2.当线圈a1中有脉冲电流i 通过时，在t 0.45106 s的时间内，磁芯内的磁感强度由+B 转为B.设 B 0.17 T，线圈a2的匝数N 2.求磁芯内的磁感强度翻转过程中，线圈a2中产生的感应电动势为多少？a1ia2第19页/共40页解:a1ia2已知：S 4.5102 mm2，t 0.45106 s，B 0.17 T，N 2.第20页/共40页8-2 动生电动势学习要点学习要点1.什么叫动生电动势什么叫动生电动势?什么叫感生电动势什么叫感生电动势?2.知道动生电动势产生的原因和数学表达式知道动生电动势产生的原因和数学表达式.第21页/共40页

6、引起磁通量变化的原因1）稳恒磁场中的导体运动,或者回路面积变化、取向变化等动生电动势2）导体不动，磁场变化感生电动势电动势+-I闭合电路的电动势:非静电的电场强度.第22页/共40页+OP设杆长为一动生电动势动生电动势的非静电力场来源洛伦兹力-+po第23页/共40页解例1一长为的铜棒在磁感强度为的均匀磁场中,以角速度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.+oP（点P的电势高于点O的电势）方向OP第24页/共40页例2一导线矩形框的平面与磁感强度为的均匀磁场相垂直.在此矩形框上,有一质量为长为的可移动的细导体棒;矩形框还接有一个电阻,其值较之导线的电阻值要大得很多.若

7、开始时,细导体棒以速度沿如图所示的矩形框运动,试求棒的速率随时间变化的函数关系.解 如图建立坐标棒所受安培力方向沿轴反向+棒中且由第25页/共40页方向沿轴反向棒的运动方程为则计算得棒的速率随时间变化的函数关系为+第26页/共40页二感生电动势产生感生电动势的非静电场感生电场麦克斯韦尔假设变化的磁场在其周围空间激发一种电场,这个电场叫感生电场.闭合回路中的感生电动势第27页/共40页感生电场是非保守场和均对电荷有力的作用.感生电场和静电场的对比静电场是保守场静电场由电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生.第28页/共40页例3如图所示，有一半径为 r，电阻为R的细圆环，放在与圆环所围的平面相垂直

8、的均匀磁场中.设磁场的磁感强度随时间变化，且常量.求圆环上的感应电流的值.r解第29页/共40页第八章 电磁感应 电磁场 内 容 提 要第30页/共40页1.法拉第电磁感应定律一电磁感应的基本定律2.楞次定律二动生电动势和感生电动势（按产生原因分类）1.动生电动势2.感生电动势由变化的磁场可以激发感生电场，它是有旋场，注意与静电场的区别.第31页/共40页例1若用条形磁铁竖直插入木质圆环，则环中（A）产生感应电动势，也产生感应电流（B）产生感应电动势，不产生感应电流（C）不产生感应电动势，也不产生感应电流（D）不产生感应电动势，产生感应电流本章典型实例讨论第32页/共40页例2均匀磁场如图垂直

9、纸面向里.在垂直磁场的平面内有一个边长为l 的正方形金属细线框，在周长固定的条件下，正方形变为一个圆，则图形回路中感应电流方向为（A）顺时针（B）逆时针（C）无电流（D）无法判定第33页/共40页例3一个圆形环，它的一半放在一分布在方形区域的匀强磁场中，另一半位于磁场之外，如图所示，磁场的方向垂直向纸内，欲使圆环中产生逆时针方向的感应电流，应使（A）圆环向右平移（B）圆环向上平移（C）圆环向左平移（D）磁场强度变弱第34页/共40页例4无限长通电导线与一矩形线框共面（尺寸如图），电流，求线框的感应电动势.解应用电磁感应定律先求出第35页/共40页第36页/共40页例6一长为的铜棒在磁感强度为的均匀磁场中以角速度在与磁场方向垂直的平面上绕O点旋转.已知求铜棒两端的感应电动势.*OCD等效电路CD*OC点电势高于D点电势同理解第37页/共40页解：连接MN形成一半圆闭合回路例7已知半圆导线与长直电流共面（如图），半圆以匀速沿直导线方向向上运动，求动生电动势.*bMNC+MNOC第38页/共40页问：M、N两端，何处电势高？*bMNC+第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页