d6電磁感應(yīng)2zffppt課件

1、10-2 動生電動勢動生電動勢(motional emf)(二二)轉(zhuǎn)動線圈的動生電動勢轉(zhuǎn)動線圈的動生電動勢（轉(zhuǎn)軸（轉(zhuǎn)軸 ，位置隨意），位置隨意）BBnN匝線圈在均勻匝線圈在均勻 中以中以勻速轉(zhuǎn)動。勻速轉(zhuǎn)動。B每匝線圈的磁通量為每匝線圈的磁通量為則轉(zhuǎn)動線圈的動生電動勢為則轉(zhuǎn)動線圈的動生電動勢為)(cosdtdNBSdtdN sinNBSdtdsinNBS 選擇選擇t=0時時=0，則任意，則任意t時刻，時刻，tsinNBS nBt=0線圈轉(zhuǎn)過的角度為線圈轉(zhuǎn)過的角度為 = t. cosBS 當(dāng)當(dāng) = /2時，時， NBS0 為最大值。為最大值。tsin0 此即交流發(fā)電機的原理。此即交流發(fā)電機的原理。

2、交變電動勢交變電動勢若以若以 與與 夾角為夾角為時為計時零點，那么時為計時零點，那么nB)tsin(NBS Bn實際上，線圈轉(zhuǎn)動，等效于多實際上，線圈轉(zhuǎn)動，等效于多根導(dǎo)線運動、切割磁感線，所根導(dǎo)線運動、切割磁感線，所有這些導(dǎo)線產(chǎn)生的有這些導(dǎo)線產(chǎn)生的i的代數(shù)和即的代數(shù)和即為轉(zhuǎn)動線圈的為轉(zhuǎn)動線圈的 .對此，同學(xué)們可以矩形線圈為對此，同學(xué)們可以矩形線圈為例，課后作一下證明。例，課后作一下證明。交變電流交變電流例例3.矩形線框長矩形線框長a，寬，寬b，置均勻，置均勻 中，線框繞中，線框繞oo 軸，以均勻軸，以均勻旋轉(zhuǎn)。設(shè)旋轉(zhuǎn)。設(shè)t=0時線框平面處于紙面內(nèi)，時線框平面處于紙面內(nèi)，則任一時刻則任一時刻大小

3、為（大小為（ ）BBoo abtcos 2abB)A( abB )B( tcosabB21 )C( tcosabB )D( tinsabB )E( 解：解： t=0時時 與與 夾角為夾角為 = /2.nB)2tsin(BS tcosabB 選選(D)此題用法拉第電磁感應(yīng)定律也可。此題用法拉第電磁感應(yīng)定律也可。 n10-3 感生電動勢和感生電場感生電動勢和感生電場(Induced emf and induced electric field)一、渦旋電場感生電場）一、渦旋電場感生電場）1、感生電動勢：、感生電動勢：實驗表明，實驗表明， 感與導(dǎo)體回路的材料無關(guān)。感與導(dǎo)體回路的材料無關(guān)。B變化變化

4、感和感和I感感說明導(dǎo)體內(nèi)自由電荷受說明導(dǎo)體內(nèi)自由電荷受某種非靜電力的作用。某種非靜電力的作用。非靜電力從何處來？非靜電力從何處來？2、Maxwell渦旋電場假說渦旋電場假說(已被實踐所證實已被實踐所證實)： B隨時間變化的磁場在其周圍激發(fā)一種電場，叫隨時間變化的磁場在其周圍激發(fā)一種電場，叫渦旋電場渦旋電場(感生電場感生電場)(場線閉合場線閉合)。它與靜電場。它與靜電場一樣，對電荷有力的作用。這種作用力叫渦旋一樣，對電荷有力的作用。這種作用力叫渦旋電場力，它是產(chǎn)生電場力，它是產(chǎn)生感的非靜電力。感的非靜電力。二、渦旋電場二、渦旋電場( )與變化磁場的關(guān)系與變化磁場的關(guān)系iEl dELi 對閉合回路

5、對閉合回路L，由電動勢的定義：，由電動勢的定義：iE非靜電場強非靜電場強又：又：dtd SSdB SLiSdBdtdl dE SLiSdtBl dES是回路是回路L所所限定的面積限定的面積( 的正方向與的正方向與L繞向成右螺關(guān)系繞向成右螺關(guān)系) Sd SLiSdtBl dE“-”表示表示 線與線與 成左螺關(guān)系！成左螺關(guān)系！iEtB tB iE一般情況：一般情況：靜靜EEEi 0l dEL 靜靜 SLiSdtBl dE SLSdtBl dE普遍情形電場的環(huán)流普遍情形電場的環(huán)流思索：思索：閉合曲面的渦旋電場通量為多少？閉合曲面的渦旋電場通量為多少？普遍情形電場的普遍情形電場的Gauss定理形式如何

6、？定理形式如何？三、渦旋電場與靜電場的比較三、渦旋電場與靜電場的比較變化磁場變化磁場靜止電荷靜止電荷閉合閉合起于正電荷，起于正電荷，止于負(fù)電荷止于負(fù)電荷iE靜靜E激發(fā)激發(fā)場線場線作功作功與路徑有關(guān)與路徑有關(guān)0l dELi 非保守力場非保守力場不可引入電勢不可引入電勢在導(dǎo)體內(nèi)可產(chǎn)生感生在導(dǎo)體內(nèi)可產(chǎn)生感生電動勢和感生電流電動勢和感生電流與路徑無關(guān)與路徑無關(guān)0l dEL 靜靜保守力場保守力場可引入電勢可引入電勢不能在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)不能在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)的電流生持續(xù)的電流四、渦旋電場的計算四、渦旋電場的計算 普通，普通， 具有特殊對稱性才能計算。具有特殊對稱性才能計算。iE SLiSdtBl dE那么那么 具

7、有軸對稱分布具有軸對稱分布，iEtB 假設(shè)假設(shè) 空間分布均空間分布均勻，勻，對圓柱形均勻磁場區(qū)域?qū)A柱形均勻磁場區(qū)域( ( 柱軸柱軸) )：BiE線是以區(qū)域中心為圓心的一組同心圓，線是以區(qū)域中心為圓心的一組同心圓，且繞向與且繞向與 成左螺關(guān)系。成左螺關(guān)系。tB BiE各點各點 的方向的方向過該點的半過該點的半徑徑( 沿沿 線切向線切向 )。iEiE對一段導(dǎo)體：對一段導(dǎo)體：l dELi 若直導(dǎo)體在上述圓柱形磁場若直導(dǎo)體在上述圓柱形磁場區(qū)域沿半徑方向放置，則導(dǎo)區(qū)域沿半徑方向放置，則導(dǎo)體上各處體上各處l dEi =0 0tB 例例4.半徑為半徑為R的長直圓柱形螺線管內(nèi)的均勻的長直圓柱形螺線管內(nèi)的均勻

8、 以以 均勻增加，求管內(nèi)、外任一點的均勻增加，求管內(nèi)、外任一點的 .tB BiE解：解：取螺線管的任一橫截面，如下圖。取螺線管的任一橫截面，如下圖。 :B0tB :tB線與線與 成左螺關(guān)系，成左螺關(guān)系，iEtB Bo 線是以線是以o點為圓心的同心圓且為逆點為圓心的同心圓且為逆時針繞向。時針繞向。iE現(xiàn)取回路繞向也為逆時針?，F(xiàn)取回路繞向也為逆時針。（1先考慮管內(nèi)任一點先考慮管內(nèi)任一點P:L以以o為圓心，以為圓心，以r為半徑作圓形回路為半徑作圓形回路L，則回路，則回路上各點感生電場大小相等，方向沿切向。上各點感生電場大小相等，方向沿切向。dStBSdtBl dESSLi 2irtBr2E Pr)R

9、r(tB2rEi BoL Qr（2再考慮管外任一點再考慮管外任一點Q:dStBSdtBl dESSLi （注：管外無磁場?。ㄗⅲ汗芡鉄o磁場?。?tBr2Ei 2R )Rr(tBr2RE2i r1 管外無磁場，但卻有感生電場！管外無磁場，但卻有感生電場！思索：思索：，若若管管內(nèi)內(nèi))t (ftB 即管內(nèi)磁場隨時間非線性即管內(nèi)磁場隨時間非線性變化時，管外有無磁場？變化時，管外有無磁場？例例5.如下圖，圓柱形空間內(nèi)均勻如下圖，圓柱形空間內(nèi)均勻 以以 變化，對變化，對導(dǎo)線導(dǎo)線 和和 ，下列表述正確的是，下列表述正確的是( )BtB abab(A) 只在只在 中產(chǎn)生。中產(chǎn)生。ab(B) 只在只在 中產(chǎn)生

10、。中產(chǎn)生。ab(ab(C) 在在 、 中均產(chǎn)生，且二中均產(chǎn)生，且二者大小相等。者大小相等。abab(D) 在在 、 中均產(chǎn)生，且中均產(chǎn)生，且 ababab( Babo解：解： 連連oa、ob形成形成oab、扇形、扇形oab兩個回路兩個回路扇扇 又：半徑方向上又：半徑方向上 =0 oab、扇形、扇形oab兩個回路上，兩個回路上， 分別集中分別集中在在abab(選選(D)abab(和和上。上。五、渦電流五、渦電流若是大塊的金屬處在變化的磁場若是大塊的金屬處在變化的磁場中或在磁場中運動時，金屬體內(nèi)中或在磁場中運動時，金屬體內(nèi)將產(chǎn)生渦旋狀的感生電流，稱為將產(chǎn)生渦旋狀的感生電流，稱為渦電流，簡稱渦流渦電

11、流，簡稱渦流(eddy current )。由于大塊導(dǎo)體電阻很小，故渦流一般很強。由于大塊導(dǎo)體電阻很小，故渦流一般很強。渦流的熱效應(yīng)渦流的熱效應(yīng): : 如高頻感應(yīng)加熱爐如高頻感應(yīng)加熱爐高頻爐高頻爐 礦石礦石交流電源交流電源電磁冶煉電磁冶煉優(yōu)點：優(yōu)點：無接觸加熱無接觸加熱(可在真空室進(jìn)行可在真空室進(jìn)行)效率高、速度快效率高、速度快六、電子感應(yīng)加速器六、電子感應(yīng)加速器( betatron) 直流電激勵電磁鐵：直流電激勵電磁鐵： 此時環(huán)形真空室中只有此時環(huán)形真空室中只有恒定的磁場，電子在室恒定的磁場，電子在室內(nèi)只作勻速圓周運動。內(nèi)只作勻速圓周運動。 交流電激勵電磁鐵：交流電激勵電磁鐵： 當(dāng)激勵電流增

12、加時，真當(dāng)激勵電流增加時，真空室中既有磁場又有渦空室中既有磁場又有渦旋電場，電子在其中得旋電場，電子在其中得到加速。磁場變化越快，到加速。磁場變化越快，電子的加速越明顯。電子的加速越明顯。 (書上例書上例10.2，自學(xué)，自學(xué))作業(yè)：作業(yè)：復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容練習(xí)：習(xí)題集練習(xí)：習(xí)題集“磁學(xué)磁學(xué)”一、一、21、22二、二、20三、三、18idaL10.4 解：解：XO選擇坐標(biāo)系選擇坐標(biāo)系OX，取微元，取微元x-x+dx,如下圖。如下圖。xdx選順時針為回路繞向選順時針為回路繞向(即即 :),那么那么n通過線圈的磁鏈為通過線圈的磁鏈為 SSBdSNSdBNN Ldxx2iNadd0 dadln2iLN0 所求感生電動勢為所求感生電動勢為dtd dtdi)dad(ln2LN0 )V( t100cos104 . 42 10.5 解：解：BaboRLiE線是以線是以o點為圓心的同心圓。點為圓心的同心圓。連