电磁感应现象的基本原理（81页）.ppt

(3)对导体AB，电荷堆积在AB两端点，产生静电场，平衡后，AB相当于电源，正负两极的电势差为： ?：低电势 指向 高电势，非静电力做功大小的量度； ： 电场力做功大小的量度； A B a b G （4）如果AB是直的， 且 如图所示的为一个均匀磁场。 就有： 电势 要比电势 高。 例 12-5：例 12-3(英文版) 或 31-2(中文版). 解：（1）选：o?a； （2）oa旋转，其上各点的速度不同，取dr，有： （3）oa上的动生电动势为： （4） 的方向： ； o端的电势高，a端的电势高低。 （5）一般情况： 例 12-6：如图，长直导线中通有电流I，旁有一直导体AB以速度 运动，求AB中的动生电动势，A和B哪点的电势高？ 解：(1)磁场非均匀，不随时间变；导体运动，速度不变。 (2)选： ；取dr,有： (3)AB上的动生电动势： (4)动生电动势的大小为： 方向： ，A点电势高。 (5)一般情况： §12-4 感生电动势 有旋电场 G K G 1.导言 变化的磁场 感应 电流 非静电力 ? 试验研究表明:导体不动,磁场变化,回路中的感应电动势与组成回路的材料性质无关,只与磁场的变化相关. 变,回路不动 1861年,麦克斯维认为即使不存在导体回路,变化的磁场会在其周围激发出一种场:变化的磁场产生一种电场。他把这种场称为: 感应电场或涡旋电场 这是麦克斯韦为统一电磁场理论作出的第一个重大假设!! 涡旋电场的特点: 与静电场的共同点就是对电荷有相互作用: 涡旋电场不是由电荷激发的,而是由变化的电场所激发; 涡旋电场的电力线是闭合的,不是保守场: 2.感生电动势: 涡旋电场对电荷的作用力,就是产生感生电动势的非静电力. 所以: 回路上有 涡旋电场 注意: (1)对于导体运动磁场也变化的情况,电荷将同时受到洛仑兹力和涡旋电场的作用,感应电动势由法拉第定理求出: a b G B变化 电动势 (2)回路不动,磁场变化,如果回路由导体组成,存在感应电流,除与磁场的变化有关外,还决定于回路的电阻;如果不是导体回路,感生电动势存在,没有感应电流. 没有电流 铜 木 3一个重要的例子: 例 13-8（中文书）:均匀磁场B被局限在半径为R的空间,磁场对时间的变化率为 ,求柱体内外的涡旋电场场强. 解:(1)对称性分析: 磁场对称?涡旋电场对称分布 (2)如图取回路: 大小相等,方向沿切线方向; O O (3)根据法拉第定理: 因此: (4) 当 , 可得： 方向: 与 相反。 (5) 当 , 可得： (6) 曲线见右图。 (7)方向: 逆时针 顺时针 方向: 与 相反。 例12-9：均匀磁场B被局限在半径为R的空间,磁场对时间的变化率为 ,如图所示,求AB上的感生电动势. 解:(1)如图作辅助线OA和OB,组成回路OBAO; (2)对回路OBAO,有: 因为 (为什么呢?), , 所以: (4)利用上题的结果,可有: (3)因为 ,B端的电势高; 由同学们自己完成!! (5)通常: 总结: 通常，感应电动势可以用以下三种方法来求: (1)法拉第定理 (2)在磁场不变的情况下： (3)当导体是静止时： 4. 涡电流 (1) 涡电流的产生 前面讨论了变化的磁场要在回路中产生感应电流。对于大块的金属导体处在变化的磁场时，导体内也会产生感应电流，这种电流在金属导体内形成闭合回路，称为涡电流。 (2) 涡电流的热效应 ~ 根据电流的热效应，可利用涡电流产生热量，如工业中用的坩埚及电磁炉等; 但变压器等设备则要尽量降低涡电流产生的损耗。 ～ ～ (3) 涡电流的电磁阻尼 如图，根据楞次定律，磁场对涡电流的作用要阻碍摆的运动，故使摆受到一个阻尼力的作用。 4. 电子感应加速器 (p143 , p214) §12-5 自感和互感 1. 自感 约瑟夫?亨利第一个发现了自感现象： 这就称为自感现象 I 磁 场 I 变化 变化 感应电动势 如图所示，磁场B正比于电流I(t), 磁通量也正比于电流I。 这里： L 称为自感系数或自感。 有法拉第定理，我们可得： 如果 L是常量， 它遵循： 说明 L: 物理意义。它的单位为亨利，用 H(SI)表示。 如果电流增大，感应电场的方向与电流的方向相反 注意： (2) 如果电流减小，感应电场的方向与电流的方向一致。