吉林省长春市八中高三竞赛课件第十一章 电磁感应 (共34张PPT).ppt

Faraday Maxwell Honey Bee Barfly wing Brain nerve cell Einstein 第十一章 电磁感应 第三篇 电磁学 1.静电场力的性质：库仑定 律、电场强度、电场散度 2.静电场能的性质：静电场 作功、电势能、电场能量 第三篇　电磁学 静电学 静磁学 电磁学 真空、金属 中静电荷与 静电场 介质中的 静电荷与 静电场 稳恒电势差 与稳恒电场 静电荷产 生的静电场 磁场对电荷与 电流的作用 磁现象的 电本质 磁场的性质 散度与旋度 磁产生电 电产生磁 电磁场的 散度与旋度 麦克思维方程组 内容结构 第十一章　电磁感应 研究对象：研究变化的电场与磁场相互产生的规律 电磁感应 动生电动势 感生电动势 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 内容结构 基本应用 自感与互感 磁场的能量 §11-1.电磁感应的基本定律 一　电磁感应的实验 1.电流在其周围空间中产生磁场——奥斯特实验 2.变化磁场在其周围空间产生电场——法拉第实验 由导线作机械运动而在导体内部产生电动势——动生电动势 由磁通量改变而导体不作机械运动而在导体内部产生电动势 　　——感生电动势 二　电磁感应的基本定律 1.感生电流的方向定律——楞次定律 闭合导体回路产生的感生电流的方向，总是使感生电流自身产 生的磁通量，去反抗引起感生电流的磁通量的改变 说明：A.感生电流产生的磁通量与原磁场磁通量变化方向相反 　　与外磁场本身磁场方向无关 　B.楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的必然要求 2.关于感生电动势大小的定律——法拉第电磁感应定律 称为磁链数 其中 说明：A.上式中的负号已经将楞次定律考虑进去 B.感生电动势的大小与磁通量的变化率直接相关，而与磁通 　量大小没有直接关系 C.当感生线圈闭合时，感生线圈中有感生电流 其中，R是感生线圈的总电阻 磁通计的实验原理：实验测出Qi，可以求出总磁通量变化 §6-2　动生电动势 一　动生电动势的宏观实验解释 思路：由特例推导动生电动势的基本表达式，将该结论推广 特例：如图，均匀磁场中导体作速度为v的匀速直线运动 求解：运动导体中的动生电动势 解：动生电动势的大小 因 大小 动生电动势的方向：由楞次定律，感生电流的方向为b?a b a 讨论：A.将条件推广到一般情况，及v与B、l不互相垂直 则 (自己思考) B. 具有普适性 二　动生电动势的微观实验解释 1.动生电动势的微观数学表述 电子随导体运动时，受到洛仑兹力的作用，从而发生定向运动 电子在导体两端堆积时，产生静电作用 达到平衡时产生的动生电动势 讨论：A. 动生电动势的一般计算公式 动生电场的一般计算公式 B.几种特例 当B、v、l两两相互垂直时 当　　　　　时 C.在电源内部，电流由低电位指向高电位 2.动生电动势产生的微观实质 　从电荷受力观点，动生电动势实质是由于导体作宏观机械运 动而使自由电子受到洛仑兹力作用，发生定向运动产生电势差 　从能的观点。一部分洛仑兹力(导体的宏观机械运动速度对应 的洛仑兹力)对电荷作正功，使导体产生宏观动生电动势。 而另一部分洛仑兹力对电荷作负功(电子相对于导体运动速度 对应的洛仑兹力)，使导体运动的机械能转换为电能。可以证 明，洛仑兹力对电荷所作的总功为零。其作用是将机械能转换 为电能 3.动生电动势的应用举例 例：长为l的导体在无限长直导线产生的磁场中以速度v向上运动 求：导体内产生的电动势 解法一：取微元，规定积分方向，如图 规定积分方向 那么 统一积分变量积分 因 于是 解法二：利用法拉第电磁感应定律求解 求解电动势的大小：导线ab上微元dx在时间间隔 　　　 内 的磁通量变化量为 因 于是 由楞次定律判断电动势的方向 思考：如果导体ab以角速度?绕无限长 直导线在竖直平面内转动，情况如何？ 例：一根长度为L的金属杆OA绕其中一端在与磁场垂直的平面 　内作匀速转动 求：金属杆中的动生电动势 解 上式表明，O端电势高于A端 例：N匝面积为S的线圈平面在均匀磁场中作匀速转动，初始 　时刻，线圈平面与磁场平行 求：线圈平面中的感生电动势 解 令 ——电动势振幅 则 这便是正弦交流电 §6-3　感生电动势　涡旋电场 一　感生电动势 1.感生电动势的定义 导体不作宏观机械运动，而由导体所处的磁场随时间变化在 导体内部产生的感应电动势，称感生电动势 2.感生电动势产生的物理机制 (1).感生电动势不能由洛仑兹力进行微观解释 例：无限长螺线管外线圈中的感生电流无法 用洛仑兹力解释 因螺线管外的磁场B=0，螺线管与线圈无相对运动。于是 这与实验结果不相符合 结论：感生电动势是由与动生电动势不同的物理机制产生的 (2).感生电动势