电磁感应与位移电流.pptx

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1、20232023年年3 3月月2727日日1 1 2 2 当一个线圈中电流发生变化时，它附当一个线圈中电流发生变化时，它附近的其它线圈中也产生了电流。近的其它线圈中也产生了电流。第1页/共47页20232023年年3 3月月2727日日2 2电路有电动势电路有电动势电路没有电动势电路没有电动势第2页/共47页20232023年年3 3月月2727日日3 3电路有电动势电路有电动势电路没有电动势电路没有电动势第3页/共47页20232023年年3 3月月2727日日4 4问题问题:这个回路没有这个回路没有“电池电池”检流检流计为何有电流计为何有电流指示？指示？目标目标:找出找出“隐含隐含”在回路

2、在回路中的中的“电池电池”感生电动感生电动势势。第4页/共47页20232023年年3 3月月2727日日5 5二、电磁感应（二、电磁感应（Faradays Law）定律：）定律：感应电动势的大小和感应电动势的大小和通过导体回路的磁通量的通过导体回路的磁通量的变化率成正比。变化率成正比。定定义闭合回路的绕行方向确定后，闭合回路的绕行方向确定后，用右手螺旋法则确定回路包围用右手螺旋法则确定回路包围 的面积的方向的面积的方向 。第5页/共47页20232023年年3 3月月2727日日6 61 B与与n同向同向（或成锐角或成锐角）与绕行方向相反与绕行方向相反讨论讨论:第6页/共47页2023202

3、3年年3 3月月2727日日7 72 B与与n同向同向（或成锐角或成锐角）与绕行方向相同与绕行方向相同绕行方向绕行方向第7页/共47页20232023年年3 3月月2727日日8 83 B与与n反向反向（或成钝角或成钝角）与绕行方向相同与绕行方向相同第8页/共47页20232023年年3 3月月2727日日9 94 B与与n反向反向（或成钝角或成钝角）与绕行方向相反与绕行方向相反第9页/共47页2011/5/52011/5/51010第10页/共47页20232023年年3 3月月2727日日1111注注:感应电动势的方向与人为规定的绕行方感应电动势的方向与人为规定的绕行方 向无关。即在相同条

4、件下，感应电动势向无关。即在相同条件下，感应电动势 的方向具有绝对性。的方向具有绝对性。当计算值当计算值 i 0，感应电流与绕行方向一致感应电流与绕行方向一致结论：结论：当计算值当计算值 i0，感应电流与绕行方向一致，感应电流与绕行方向一致第15页/共47页27-327-3月月-23-231616无限长直导线的磁场无限长直导线的磁场线圈不动线圈不动例例.长直导线通有恒定电流长直导线通有恒定电流I，在它附近放有一，在它附近放有一 矩形运动矩形运动导体回路。求：导体回路。求：1 1）回路中感应电动势）回路中感应电动势 2 2）若线圈不动，）若线圈不动，长直导线通有交变电流长直导线通有交变电流求回路

5、中感应电动势。求回路中感应电动势。交变电动势交变电动势第16页/共47页27-327-3月月-23-231717线圈运动线圈运动+直电流变化直电流变化例例.长直导线通有恒定电流长直导线通有恒定电流I，在它附近放有一，在它附近放有一 矩形运动矩形运动导体回路。求：导体回路。求：1 1）回路中感应电动势）回路中感应电动势 2 2）若线圈不动，）若线圈不动，长直导线通有交变电流长直导线通有交变电流求回路中感应电动势。求回路中感应电动势。交变电动势交变电动势:第17页/共47页2011/5/52011/5/51818线圈运动线圈运动+直电流变化直电流变化例例.长直导线通有恒定电流长直导线通有恒定电流I

6、，在它附近放有一，在它附近放有一 矩形运动矩形运动导体回路。求：导体回路。求：1 1）回路中感应电动势）回路中感应电动势 2 2）若线圈不动，）若线圈不动，长直导线通有交变电流长直导线通有交变电流求回路中感应电动势。求回路中感应电动势。第18页/共47页27-327-3月月-23-231919例例.如图真空中有磁场，矩形线圈在磁场中，求线框中如图真空中有磁场，矩形线圈在磁场中，求线框中感应电动势。感应电动势。磁场分布空间时间同为变量磁场分布空间时间同为变量x第19页/共47页20232023年年3 3月月2727日日20208.2 感应电动势导体在恒定磁场中运动时，产生的感生电动势。导体在恒定

7、磁场中运动时，产生的感生电动势。取顺时针绕行方向取顺时针绕行方向iL，如图所示，求导线，如图所示，求导线L在与水平方向成在与水平方向成角时的动生电动势角时的动生电动势的大小和方向。的大小和方向。第30页/共47页20232023年年3 3月月2727日日3131半圆形导线在磁场中以半圆形导线在磁场中以V运动运动,求感应电动势求感应电动势.与积分方向相反！与积分方向相反！第31页/共47页27-327-3月月-23-233232 当当线框静止框静止时，变化磁化磁场也能在也能在闭合回路中合回路中产生感生生感生电动势。交变电动势交变电动势第32页/共47页27-327-3月月-23-233333 动

8、生电动势，导线内的洛仑兹动生电动势，导线内的洛仑兹力的分力是非静电力；在感生情况力的分力是非静电力；在感生情况下回路静止，什么是非静电力？下回路静止，什么是非静电力？磁场随时间变化可以磁场随时间变化可以使磁通量随时间变化。使磁通量随时间变化。第33页/共47页27-327-3月月-23-233434全回路的电动势：全回路的电动势：非静电场是由空间变化磁场激发的!又：设导线中与之对应的非静电场强为：又：设导线中与之对应的非静电场强为：该非静电场称为该非静电场称为感应电场感应电场第34页/共47页27-327-3月月-23-233535该非静电场称为该非静电场称为感应电场感应电场第35页/共47页

9、27-327-3月月-23-233636 变化磁场在空间激发一个非静电场变化磁场在空间激发一个非静电场感感应电场应电场，使电荷受力且逆静电场运动，而导使电荷受力且逆静电场运动，而导线在此只是验证线在此只是验证感应电场感应电场的存在。变化磁场的存在。变化磁场是产生非静电力的原因。是产生非静电力的原因。感应电场感应电场存在于有存在于有变化磁场变化磁场的空间。对比的空间。对比静电场的方法，可以认为空间电场同时存在静电场的方法，可以认为空间电场同时存在静电场和感应电场。电荷在电场中受力。静电场和感应电场。电荷在电场中受力。第36页/共47页27-327-3月月-23-233737u感应电场存在于变化磁

10、场的整个空间中。感应电场存在于变化磁场的整个空间中。u感应电场不是保守场。感应电场不是保守场。u感应电场不是电荷产生的，是无源场。感应电场不是电荷产生的，是无源场。u感应电场的性质与磁场性质相似，是有旋场。感应电场的性质与磁场性质相似，是有旋场。第37页/共47页27-327-3月月-23-233838非静电场是由空间变化磁场激发的非静电场是由空间变化磁场激发的!电荷在感应电场中受到纵向力作用。电荷在感应电场中受到纵向力作用。区别区别第38页/共47页27-327-3月月-23-233939 考虑空间电场，静电场考虑空间电场，静电场EJ 与感应电场与感应电场 EG 同时存在同时存在：电荷在电场

11、中受力。电荷在电场中受力。感生电动势和动生电动势的本质区别是：感生电动势以涡旋感应电场的形感生电动势和动生电动势的本质区别是：感生电动势以涡旋感应电场的形式存在于空间；动生电动势存在于导体中。式存在于空间；动生电动势存在于导体中。更加一般化更加一般化的电场定义的电场定义第39页/共47页2011/5/52011/5/54040求一个圆轴对称磁场变化时的涡旋电场。已知磁场均求一个圆轴对称磁场变化时的涡旋电场。已知磁场均匀分布在半径为匀分布在半径为R的范围的范围.第40页/共47页27-327-3月月-23-234141一个重要结论：一个重要结论：左手螺旋方向判别感应电场的方向左手螺旋方向判别感应

12、电场的方向第41页/共47页27-327-3月月-23-2342422）沿沿1/4圆周将单位正电荷圆周将单位正电荷从从ab，EG作功作功沿沿3/4圆周圆周EG作功作功结论：1）rR，磁场外磁场外EG0。2）A1/4ab A3/4ab即即:EG作功与路径有关作功与路径有关非保守场非保守场3）没有静电场的地方就没有电势的概念没有静电场的地方就没有电势的概念第42页/共47页使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有！第43页/共47页使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有！第44页/共47页使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有！第45页/共47页27-327-3月月-23-2346463）圆环的电动势圆环的电动势如果导体环的总电阻为如果导体环的总电阻为R，导体环中的电流：导体环中的电流：思考：问思考：问a、b两点的电位差是多少？两点的电位差是多少？第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页