电磁感应定律说课材料.ppt

* 第十一章 电磁感应 电磁感应的基本规律（重点） 动生电动势（重点） 感生电动势 （重点） 涡旋电场 自感与互感 磁场能量与磁场能量密度 位移电流 麦克斯韦方程组 §11-1 电磁感应的基本规律 一 电磁感应现象 1 电磁感应现象 当一闭合回路所包围的面积内的磁通量发生变化时，回路中就产生电流，这种电流被称为感应电流，这一现象被称为电磁感应现象 N S （1）负号表示感应电流的效果总是 反抗引起感应电流的原因 —— 楞次定律 + + 是通过回路的磁通量， 代表的意义？ 与 有何区别？ （2） * 只要闭合导体回路磁通量发生变化就有感应电动势。 （2）N匝线圈串联时的法拉第电磁感应定律 N匝相同线圈串联组成回路,若通过每个线圈的磁通量相同 B 若闭合回路中电阻为R 产生的 感应电荷 称为线圈的磁通链数 三 法拉第电磁感应定律的应用 例11-1 直导线通交流电 置于磁导率为? 的介质中,已知: 求：与其共面的矩形回路中的感应电动势 其中 I0 和? 是大于零的常数 解： a l x 在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面，求线框运动到距导线距离为 l0 时的电动势。 解 通过面积元的磁通量 （方向顺时针方向） 例11-2 电动势 电源 将单位正电荷从电源负极推向电源正极的过程中，非静电力所作的功 定义 表征了电源非静电力作功本领的大小 反映电源将其它形式的能量转化为电 能本领的大小 非静电性场强 ? ? 对闭合电路 §11-2 动生电动势 两种不同机制 相对于实验室参照系，若磁场不变，而导体回路运动（切割磁场线）— 动生电动势 相对于实验室参照系，若导体回路静止，磁场随时间变化—感生电动势 一. 动生电动势 电子受洛伦兹力 —— 非静电力 ? ? + - 直导线在均匀场中运动，三者相互垂直。 1）非静电场强 动生电动势的一般情况 2）动生电动势 B + - ? 结论：动生电动势的本质是洛伦兹力, 洛伦兹力是形成动生电动势的非静电力。 例11.3 在匀强磁场 B 中，长 R 的铜棒绕其一端 O 在垂直于 B 的 平面内转动，角速度为 ? ? O R 求 棒上的电动势 解 动生电动势 dl 方向 二 动生电动势的计算 例11-4 如图金属杆AB以速度v 平行于长直载流导线运动。 已知导线中的电流强度为I . 求：金属杆AB中的动生电动势。 解： 作业：P103 11-3,4,5 §11-3 感生电动势 涡旋电场 感生电场（涡旋电场） 一 感生电动势 *麦克斯韦的假设： 变化磁场在其周围激发一种电场， 这种电场就称为感生电场 设一个半径为R 的长直载流螺线管， 内部磁场强度为 ，若 为大于零 的恒量。求管内、外的感应电场。 例11-6 求轴对称分布的变化磁场产生的感应电场 解： 求管外的感应电场。 例11-7 一被限制在半径为 R 的无限长圆柱内的均匀磁场 B ， B 均匀增加，B 的方向如图所示。 求 导体棒ON、CD的感生电动势 解 方法一(用感生电场计算): 方法二(用法拉第电磁感应定律): (补顺时针回路 ODCO) §11-4 自感与互感 一 自感 I(t)? B(t) ? F(t) 自感系数 L—自感系数 ? 与线圈大小、形状、周围介质的磁导率有关；与线圈是否通电流无关 线圈反抗电流变化的能力, 一种电惯性的表现 I B (1)式中的负号表示自感电流反抗线圈中电流变化 (2)L越大对同样的电流变化自感电流就越大即回路中电流越难改变 3、 自感电动势 I B 4、 自感系数的计算 假设电路中流有电流 I , I?B?? ，再计算 L= ? /I 例11-8求单层密绕长直螺线管的自感 已知 l、 N、S、? 解: 设回路中通有电流 I L仅与回路、介质有关 I 二 互感 互感电动势 互感系数 线圈1内电流的变化，引起线圈2内的电动势 1 2 例 11-11 在磁导率为 的均匀无限大的磁介质中，一无限长直导线与一宽、长分别为b 和 l 的矩形线圈共面，直导线与矩形线圈的一侧平行，且相距为 . 求二者的互感系数. 解 设长直导线通电流 §11-5 磁场能量与磁场能量密度 一 磁场能量 磁场能量密度 解 根据安培环路定理,螺绕环内 取体积元 例11-12 一由 N 匝线圈绕成的螺绕环，通有电流 I ，其中充有均匀磁介质 求 磁场能量Wm