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1、第12章 電磁感應(yīng)121 法拉第電磁感應(yīng)定律12.1.1 法拉第電磁感應(yīng)定律靜電場、穩(wěn)恒電流的磁場不隨時間而變化什么現(xiàn)象?什么規(guī)律?如果電場、磁場隨時間而變化 法拉第電磁感應(yīng)定律是總結(jié)大量實驗現(xiàn)象得出的 ,典型的實驗有:法拉第電磁感應(yīng)定律.rm 當(dāng)條形磁鐵在線圈回路內(nèi)相對線圈回路運動時,在線圈回路中會產(chǎn)生電流,而當(dāng)磁鐵與線圈保持相對靜止時,則回路中無電流。實驗一當(dāng)載流主線圈 相對于副線圈 運動時,線圈 回路內(nèi)有電流 產(chǎn)生。2. 當(dāng)載流主線圈相對于副線圈靜止時,若主線圈的電流變化,則副線圈回路中也有電流產(chǎn)生。電壓表實驗二 將閉合回路置于恒磁場B中,當(dāng)導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)體軌道上滑行時,回路中出現(xiàn)電流。

2、 當(dāng)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時,不管這種變化是由什么原因產(chǎn)生的,回路中有電流產(chǎn)生。這一現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。結(jié)論: 線圈中產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流,與感應(yīng)電流對應(yīng)的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。實驗三abcd法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時,在回路中都會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢 ,在國際單位制下兩點說明: 2.式中的負(fù)號反映了感應(yīng)電動勢總是反抗回路中 磁通量的變化。1.N匝線圈串聯(lián)的情況感應(yīng)電動勢的方向:由電勢低處指向電勢高處,為感應(yīng)電流的方向。12.1.2 楞次定律 當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時,在回路中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生,該感應(yīng)電流的方向總是使它自己所激發(fā)的

3、磁場反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因. 法拉第電磁感應(yīng)定律中的負(fù)號,正是體現(xiàn)了這種“反抗”。 楞次定律:+-I SN 長江三峽水電站的大壩壩頂總長3035m,壩頂高程185m,正常蓄水位175m,總庫容 ,共裝26臺單機(jī)容量為70萬kw的發(fā)電機(jī)組.交流發(fā)電機(jī)原理.rm122 動生電動勢 感生電動勢12.2.1 動生電動勢按產(chǎn)生原因電動勢分為兩類 動生電動勢 感生電動勢 動生電動勢感生電動勢恒定磁場中運動的導(dǎo)體導(dǎo)體不動,磁場發(fā)生變化產(chǎn)生的原因 正負(fù)電荷積累在導(dǎo)體內(nèi)建立電場 達(dá)到動態(tài)平衡,不再有宏觀定向運動,則洛侖茲力-洛侖茲力就是非靜電力。 洛侖茲力就是非靜電力。 -非靜電場強(qiáng)為 1.若 三個量中任意

4、兩個量平行,則 。當(dāng)導(dǎo)體棒切割磁力線時,產(chǎn)生動生電動勢。 2. 說明方向與 相反。說明:動生電動勢.rm力位移解 例1 一長為 的銅棒在磁感強(qiáng)度為 的均勻磁場中, 以角速度 在與磁場方向垂直的平面上繞棒一端轉(zhuǎn)動,求銅棒兩端的感應(yīng)電動勢. (點 P 的電勢高于點 O 的電勢) 方向 O P+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +oP+ 例2 如圖,銅棒 OA 長為 L,在方向垂直于屏幕內(nèi)的磁場 中,沿逆時針方向繞 O 軸轉(zhuǎn)動,角速度為,求銅棒中的動生電動勢。 解:(解法一):+(解法二):由法拉第電

5、磁感應(yīng)定律,得由楞次定律得動生電動勢的方向為:穿過它的磁通量為取扇形面積OCA,其面積為逆時針即例3 一長直導(dǎo)線中通電流 I ,有一長為L 的金屬棒與導(dǎo)線垂直共面。當(dāng)棒以速度v 平行與長直導(dǎo)線勻速運動時,求棒產(chǎn)生的動生電動勢。+l解:IavBdl A12.2.2 感生電動勢 靜止的導(dǎo)體或?qū)w回路,當(dāng)它所處的磁場發(fā)生變化時, 導(dǎo)體或?qū)w回路中所產(chǎn)生的電動勢稱為感生電動勢。變化磁場感生電場靜止電荷感應(yīng)電流激發(fā)產(chǎn)生作用非靜電力(一)感生電動勢(二)麥克斯韋的假設(shè)感生電場(渦旋電場) 式中 S 是以 L 為邊界的曲面。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得非靜電場強(qiáng)L 一般情況下,空間電場為, 所以有電磁場的基

6、本方程之一結(jié)論:(1)變化的磁場能夠激發(fā)電場。(3)感生電場的場線是閉合曲線,表明感生電場為渦旋場,所以又稱為“渦旋電場”。 (2) 感生電場的環(huán)路積分不為零,所以感生電 場是非保守場。 當(dāng)大塊金屬處于變化的磁場中或相對于磁場運動時,在它們的內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在導(dǎo)體內(nèi)流動的形式呈閉合的渦旋狀,所以稱為渦電流,簡稱渦流。 應(yīng)用:1.電磁爐.rm危害: 變壓器.rm3.渦流加熱.rm2.磁阻尼.rm導(dǎo)體12.3 自感 互感12.3.1 自感(1)自感 若線圈有 N 匝自感 自感L 的國際單位為H,稱為亨利 1mH=10-3H, 1H=10-6H 無鐵磁質(zhì)時,自感僅與線圈形狀、磁介質(zhì)及 N

7、 有關(guān).(2)自感電動勢 當(dāng)時自感的利弊鎮(zhèn)流器.rm12.3.2 互 感M稱為互感系數(shù)簡稱互感單位:亨利(H)互感M是表明兩耦合回路互感強(qiáng)弱的物理量 互感僅與兩個線圈形狀、大小、匝數(shù)、相對位置以及周圍的磁介質(zhì)有關(guān).根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,若M 保持不變,則:互感電動勢 :式中的負(fù)號表示:在一個回路中引起的互感電動 勢要反抗另一個回路中的電流變化。 利用互感現(xiàn)象的原理可制成變壓器、感應(yīng)圈等。 SLRI自感電動勢:回路方程:兩邊乘以Idt:12.4 磁場的能量電源反抗自感電動勢作的功自感線圈的磁能長直螺線管為例:磁場能量密度:自感線圈的磁能:磁場能量12.5 麥克斯韋方程組 12.5.1 位移電流穩(wěn)恒電流時的安培環(huán)路定理:對非穩(wěn)恒情況:對S1面對S2面出現(xiàn)矛盾而穿過極板的電位移通量:傳導(dǎo)電流位移電流位移電流: 通過電場中某一截面的位移電流等于通過該截面電位移通量對時間的變化率。 電場中某一點位移電流密度等于該點電位移矢量對時間的變化率。 位移電流的本質(zhì)是變化的電場 麥克斯韋提出位移電流假設(shè)定義全電流:全電流安培環(huán)路定理: 磁場強(qiáng)度沿任意閉合回路的環(huán)流等于穿過此閉合回路所包圍曲面的全電流。結(jié)論:傳導(dǎo)電流和位

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