大學物理電磁學復習總結PPTe電磁感應

1、The future is something which everyone reaches at the rate of sixty minutes an hour,whatever he does,whoever he is.未來是這樣一件東西，每個人都以每小時六十分鐘的速度朝它走去，不管他做什么，也不管他是誰。10-1 法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律 ( Faraday s law of electromagnetic induction)一、電磁感應現(xiàn)象（一、電磁感應現(xiàn)象（1831年）年）透過現(xiàn)象看本質(zhì)透過現(xiàn)象看本質(zhì)2、為何有、為何有感應電流感應電流？二、楞次定律二、楞次定律(1

2、834年年)如何判斷感應電流的方向？如何判斷感應電流的方向？ 改變改變感應電流感應電流反抗反抗“反抗反抗”的含義：的含義：感感應應 “增則反，減則同增則反，減則同”1、電磁感應現(xiàn)象、電磁感應現(xiàn)象本質(zhì)上是有本質(zhì)上是有感應電動勢感應電動勢存在。存在。楞次定律說明楞次定律說明: :感應電流的感應電流的效果反抗引起感應電流的效果反抗引起感應電流的原因（相對運動、磁場變原因（相對運動、磁場變化、線圈變形等）。（簡化、線圈變形等）。（簡述為述為“效果反抗原因效果反抗原因”）外力（克服斥力外力（克服斥力 或引力）作功或引力）作功磁鐵磁鐵 移動移動產(chǎn)生感產(chǎn)生感 應電流應電流焦耳熱焦耳熱楞次定律是一種負反饋，其

3、楞次定律是一種負反饋，其實質(zhì)實質(zhì)是是能量守恒。能量守恒。世上有兩種反饋：世上有兩種反饋： 正反饋：破壞平衡正反饋：破壞平衡雪上加霜雪上加霜錦上添花錦上添花負反饋：抗拒變化，維護平衡負反饋：抗拒變化，維護平衡“富益富，貧益貧富益富，貧益貧”“哪里有壓迫，哪里就有反抗哪里有壓迫，哪里就有反抗”“價格圍繞價值上下波動價格圍繞價值上下波動”三、法拉第電磁感應定律三、法拉第電磁感應定律 感應電動勢感應電動勢與與磁通量對時間的變化率磁通量對時間的變化率成正比成正比, ,在在SI制中寫為制中寫為: :約定約定: : 先任選回路繞行方向先任選回路繞行方向, ,回路的正法線方向回路的正法線方向與繞行方向成右螺關

4、系與繞行方向成右螺關系, ,則回路的繞行方則回路的繞行方向為電動勢的正方向。向為電動勢的正方向。dtd “-”是楞次定律是楞次定律的數(shù)學表示。的數(shù)學表示。（此公式（此公式1845年由諾埃曼給出）年由諾埃曼給出）1、定律內(nèi)容：、定律內(nèi)容：電動勢比電流更本質(zhì)電動勢比電流更本質(zhì)先選繞行方向先選繞行方向, ,如圖如圖, ,俯視為俯視為逆時針方向逆時針方向 正法線方向豎直向上正法線方向豎直向上, , 磁鐵向上運動磁鐵向上運動, , 例例1. .判斷圖中磁鐵向上運動時判斷圖中磁鐵向上運動時 的方向。的方向。用法拉第電磁感應定律確定的結果與用法拉第電磁感應定律確定的結果與楞次定律完全符合。楞次定律完全符合。

5、0 0 dtd 0dtd 方向為方向為順時針順時針。結論：結論：若若磁鐵向下運動呢？磁鐵向下運動呢？2、回路包含多匝線圈時、回路包含多匝線圈時:N 匝線圈匝線圈串聯(lián)：串聯(lián)： iitdd）（ ）（ iidtd全磁通全磁通 ii 令令有有tdd ， N21 若若則則3、感應電流、感應電流(induction current) tddR1RI R回路電阻回路電阻磁鏈磁鏈(magnetic flux linkage) N 在在 t1t2內(nèi)通過導線任一截面的內(nèi)通過導線任一截面的感應電量感應電量為為 21tttdIdqq 21tttd.tddR1 21dR1 )(R121 測測q 可得可得 ，此即磁通計的

6、原理。此即磁通計的原理。四、感應電動勢的分類：四、感應電動勢的分類：回路動回路動動生電動勢動生電動勢 動動磁場變磁場變感生電動勢感生電動勢 感感感應電動勢感應電動勢I方向與方向與 的方向一致。的方向一致。)cosBS(dtddtd 夾夾角角）與與為為（BncosBS 以勻強磁場中平面回路為例：以勻強磁場中平面回路為例：有有3種簡單情況：種簡單情況： tBS )1(不變，不變，、感生電動勢感生電動勢 t dSdB )2(不不變變，、動生電動勢動生電動勢 t ddSB )3(不不變變，、動生電動勢動生電動勢(磁場變磁場變)(導線運動或?qū)Ь€運動或回路變形回路變形)(回路轉(zhuǎn)動回路轉(zhuǎn)動)此劃分只有相對意

7、義，此劃分只有相對意義，動生、感生可同時存在。動生、感生可同時存在。NS切割磁感線切割磁感線SN沒電流！沒電流！有電流！有電流！I10-2 動生電動勢動生電動勢(motional emf)(一一)運動導線的動生電動勢運動導線的動生電動勢導線（回路）運動，導線（回路）運動，切割磁感線。切割磁感線。 動動從哪里來？從哪里來？1、動生電動勢的產(chǎn)生、動生電動勢的產(chǎn)生vBLxBS BLvdtdxBLdt/d 方向用楞次定律或右方向用楞次定律或右手定則判斷，如圖。手定則判斷，如圖。均均勻勻、不不變變B右手定則：右手定則：手掌迎磁場，拇指沿運動方向，四指所指即手掌迎磁場，拇指沿運動方向，四指所指即 方向。方

8、向。abLxIabEeFe BveFm Bv-+-平衡時，平衡時，eEFevBFem vBE vBLELab 導線導線ab內(nèi)部，內(nèi)部， b a,但但I由由 a b.導線導線ab相當于一個電源，相當于一個電源，a端端為負極，為負極，b端為正極。端為正極。.ba,BLvEL 方方向向： 結論：結論：洛侖茲力洛侖茲力(為非靜電力為非靜電力)是產(chǎn)生是產(chǎn)生 動動的原因。的原因。2、動生電動勢的一般表達式、動生電動勢的一般表達式電源電動勢：電源電動勢：l dEK (內(nèi)內(nèi))非靜電場強：非靜電場強：qFEKK 對動生電動勢：對動生電動勢：BveFFmK BveFEmK 對一段運動導線：對一段運動導線： LLK

9、l d)Bv(l dE Ll d)Bv( 對一小段（線段元）：對一小段（線段元）：l d)Bv(d 的方向為結果取正值的積分方向。的方向為結果取正值的積分方向。 abl d)Bv( ab180cosvBdlbaBv 方向：方向： abdlvB0BLv 方向：方向：a b.與積分方向相反。與積分方向相反。例例2.求求均勻金屬棒在均勻磁場中旋轉(zhuǎn)均勻金屬棒在均勻磁場中旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 )產(chǎn)產(chǎn)生的生的.BB取微元取微元dl，速率，速率v= l.它產(chǎn)生的動它產(chǎn)生的動生電動勢為生電動勢為l d)Bv(d vBdl 整個金屬棒產(chǎn)生的動生電動勢為整個金屬棒產(chǎn)生的動生電動勢為0LB21ldlBd2L0AO 方向方

10、向:O A. 右手定則判斷也可。右手定則判斷也可。OAL固定固定ldlvvabLl d均勻、不變均勻、不變B2LB21 (轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸均勻均勻 )B思考思考1：若金屬棒與軸不若金屬棒與軸不，情形如何？，情形如何？BOALdllr l d)Bv(d :v向右向右:Bv sinvBdlcosvBdl sinBdlr L02ldlsinB sinBdlsinl R0RB212 方向方向:O A.若棒與軸不若棒與軸不，可將其等效為，可將其等效為在在軸方向的軸方向的投影投影的轉(zhuǎn)動。的轉(zhuǎn)動。2)sinL(B21 思考思考2：例例2其它條件不變，若金屬棒繞其上一點轉(zhuǎn)其它條件不變，若金屬棒繞其上一點轉(zhuǎn)動，情形如何

11、？軸位于棒中點時呢？動，情形如何？軸位于棒中點時呢？書書p325第第4行行本節(jié)正文結束，本節(jié)正文結束，自學，了解；例自學，了解；例10.1，自學。，自學。思考思考3：試用法拉第電磁感應定律解例：試用法拉第電磁感應定律解例2.作業(yè)：作業(yè)：10.1(p343)、10.3(p344)練習：習題集練習：習題集“磁學磁學”一、一、12-14二、二、19、21三、三、14、16四、四、3、4六、六、3注：四、注：四、3、4可作為結論：可作為結論：均勻均勻磁場中，起點與終點相同的磁場中，起點與終點相同的任意導線任意導線平動平動，產(chǎn)生的，產(chǎn)生的 一樣。一樣。10.1 解：解：dlIabvOXx+dxx選坐標系，取微元，選坐標系，取微元，如圖所示，如圖所示，其產(chǎn)生的動生電動勢為其產(chǎn)生的動生電動勢為vBdxxd)Bv(d 整個導線產(chǎn)生的動生電動勢為整個導線產(chǎn)生的動生電動勢為dldln2Ivdxx2Ivd0ldd0ba V101 . 15 方向：方向： b a.a點電勢高。點電勢高。10.3 解：解：IdaLv知，知，由由 l d)Bv( L 平平行行、導導線線三三者者中中任任