大学物理-电磁感应定律

13 - 1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

第十三章 电磁感应 电磁场物信学院物理系张峻

13 学 习 要 求

1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

计算感应电动势的几种基本方法。 掌握计算感应电动势的几种基本方法 掌握计算感应电动势的几种基本方法。 理解动生电动势 感生电动势的非静电力本质。 动生电动势、 理解动生电动势、感生电动势的非静电力本质。 了解位移电流 麦克斯韦方程组、电磁波。 位移电流、 了解位移电流、麦克斯韦方程组、电磁波。 问题的提出 1831年法拉第 年法拉第 实验

产 生 电 流 磁 场

闭合回路 Φm 变化 产生 感应电流(下一页) 下一页)2

?电磁感应

13 - 1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

法拉第( 法拉第(Michael Faraday, 1791-1867),伟大的英国物理学 ),伟大的英国物理学 ), 家和化学家。 家和化学家。 他创造性地提出场的思想， 他创造性地提出场的思想，磁场 这一名称是法拉第最早引入的。 这一名称是法拉第最早引入的。 他是电磁理论的创始人之一， 他是电磁理论的创始人之一，于 1831年发现电磁感应现象。 年发现电磁感应现象。 年发现电磁感应现象 后又相继发现： 后又相继发现： 电解定律， 电解定律， 物质的抗磁性和顺磁性， 物质的抗磁性和顺磁性， 光的偏振面在磁场中的旋转。 光的偏振面在磁场中的旋转。3

13 - 1 电磁感应定律 一、电磁感应现象法拉第经过十年的 法拉第经过十年的 不懈努力终于在1831年 不懈努力终于在 年 8月29日第一次观察到 月 日 ———电磁感应现象 1、电磁感应现象 、 没电流！ 没电流！

第十三章 电磁感应 电磁场

有电流！ 有电流！

13 - 1 电磁感应定律一 电磁感应现象

第十三章 电磁感应 电磁场

13 - 1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

1

2

当回路 1中电流发 中电流发 生变化时， 生变化时，在回路 2 中出现感应电动势。 中出现感应电动势。

13 - 两 1 电磁感应定律类 实 验 现 象

第十三章 电磁感应 电磁场

导线或线圈在磁场中运动

线圈内磁场变化 r r Φm = ∫ B dSS

结论： 结论：磁

导 变化 中

内

电磁感应现象产生的电流称为感应电流 相应的电动势为感应电动势。7

13 - 1 电磁感应定律1、法拉第电磁感应定律内容： 、法拉第电磁感应定律内容 内容：

第十三章 电磁感应 电磁场

当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时， 当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，不论这种 变化是什么原因引起的，回路中都有感应电动势产生， 变化是什么原因引起的，回路中都有感应电动势产生，

并且 感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。 感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。

ε

i

dΦ = k dt

单位:1V=1Wb/s 单位

负号表示感应电动势 总是反抗磁通的变化

国际单位制

ε

i

伏特 韦伯

Φ

k =18

13 - 1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

dψ εi = dt

1)闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 ) 磁通匝数(磁链) 磁通匝数(磁链)ψ

= NΦ

2)若闭合回路的电阻为 R ,感应电流为 )

1 dΦ Ii = R dt

t = t 2 t1

时间内， 时间内，流过回路的电荷

q=

∫t

t21

1 Φ2 1 Id t = ∫Φ d Φ = (Φ1 Φ2 ) R 1 R9

13 - 1 电磁感应定律感应电动势的方向dΦ εi = dt

第十三章 电磁感应 电磁场

v B

d Φ = Φ(t + d t ) Φ(t ) v 与回路成右螺旋) Φ > 0( B 与回路成右螺旋)

N

dΦ >0 dt

εi < 010

与回路取向相反 ε i 与回路取向相反

13 - 1 电磁感应定律dΦ εi = dt

第十三章 电磁感应 电磁场

v B

Φ< 0dΦ <0 εi > 0 dt与回路取向相同 ε i 与回路取向相同 当线圈有 N 匝时N

dΦ εi = N dt11

13 - 1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

楞次( 楞次(Lenz,Heinrich Friedrich Emil) )楞次是俄国物理学家和地球物理学家，生于 楞次是俄国物理学家和地球物理学家， 爱沙尼亚的多尔帕特。 爱沙尼亚的多尔帕特。早年曾参加地球物理 观测活动，发现并正确解释了大西洋、 观测活动，发现并正确解释了大西洋、太平 印度洋海水含盐量不同的现象， 洋、印度洋海水含盐量不同的现象，1845年 年 倡导组织了俄国地球物理学会。 倡导组织了俄国地球物理学会。1836年至 年至 1865年任圣彼得堡大学教授，兼任海军和师 年任圣彼得堡大学教授， 年任圣彼得堡大学教授 范等院校物理学教授。 范等院校物理学教授。 楞次主要从事电学的研究。楞次定律对充实、 楞次主要从事电学的研究。楞次定律对充实、完善电磁感应规律 是一大贡献。 是一大贡献。1842年，楞次还和焦耳各自独立地确定了电流热效 年 应的规律，这就是大家熟知的焦耳——楞次定律。他还定量地比 楞次定律。 应的规律，这就是大家熟知的焦耳 楞次定律 较了不同金属线的电阻率，确定了电阻率与温度的关系； 较了不同金属线的电阻率，确定了电阻率与温度的关系；并建立 了电磁铁吸力正比于磁化电流二次方的定律。 了电磁铁吸力正比于磁化电流二次方的定律。12

13 - 1 电磁感应定律dΦ εi = dt

第十三章 电磁感应 电磁场

三 楞次定律 闭合的导线回路中所 出现的感应电流， 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 反

抗相对运动、 化或线圈变形等) 化或线圈变形等).

v Bv

N

FS

v v

13 - 1 电磁感应定律

第十三章 电磁感应 电磁场

判断感应电流方向) 二. 楞次定律 (判断感应电流方向) 感应电流的效果反抗引起感应电流的原因 感应电流

产生 阻碍 产生 阻碍

× × ××

× ×

r× f × ×× ×

×

× ×

a

× × ××

导线运动

×

r v感应电流

b

×

磁通量变化

(下一页) 下一页)14

13 - 1 电磁感应定律 用 v 楞 B 次 定 I 律 判 S 断 感 应 电 N 流 方 向

第十三章 电磁感应 电磁场

v Bv vN

I

S

v v

13 - 1 电磁感应定律确定感应电动势方向的方法： 确定感应电动势方向的方法：1.由法拉第电磁感应定律判定 步骤: 步骤:

第十三章 电磁感应 电磁场

rr nn Φ < 0 Φ >0SN

a.先任意规定一个方向为回路的正方向， a.先任意规定一个方向为回路的正方向，且 先任意规定一个方向为回路的正方向 回路所围面积的正法线与其构成右手螺旋； 回路所围面积的正法线与其构成右手螺旋； b.确定磁通量的正负 b.确定磁通量的正负

N S dΦ dΦ 0 N > 0 c.由法拉第电磁感应定律 由法拉第电磁感应定律确定感应电动势的 c.由法拉第电磁感应定律确定感应电动势的 ε dΦ < > 0 ε < 0 dtdt> 0 反抗 变化 反抗Φ变化 方向,若为正，则与回路正向一致，若为负， 方向,若为正，则与回路正向一致，若为负， dt S 则相反。 …… 此处隐藏：1538字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……