高二物理競(jìng)賽電磁感應(yīng)課件

第8章電磁感應(yīng)§8.1電磁感應(yīng)的基本定律電流磁場(chǎng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生?問題的提出感應(yīng)電流1831年法拉第閉合回路變化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生R12εGmΦ當(dāng)回路1中電流發(fā)生變化時(shí)，在回路2中出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。法拉第電磁感應(yīng)定律約定

首先任定回路的繞行方向規(guī)定電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向一致時(shí)為正當(dāng)磁力線方向與繞行方向成右螺時(shí)規(guī)定磁通量為正N匝線圈串聯(lián)：若則—

磁鏈（magneticfluxlinkage）令于是有判斷感應(yīng)電流的方向：1、判明穿過閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的方向；2、根據(jù)原磁通量的變化,按照楞次定律的要求確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向；3、按右手法則由感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向來確定感應(yīng)電流的方向。與反向與同向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向

楞次定律Lenzlaw閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場(chǎng)來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。例:無限長(zhǎng)直導(dǎo)線共面矩形線圈求:已知:解:順逆順逆反向與反向與同向與同向與線圈內(nèi)磁場(chǎng)變化導(dǎo)線或線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)兩類實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因、規(guī)律不相同都遵從電磁感應(yīng)定律§8.2感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)均勻磁場(chǎng)導(dǎo)線ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)怎么計(jì)算？

適用于一切產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的回路討論適用于切割磁力線的導(dǎo)體例在空間均勻的磁場(chǎng)中設(shè)導(dǎo)線ab繞Z軸以

勻速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線ab與Z軸夾角為求：導(dǎo)線ab中的電動(dòng)勢(shì)解：建坐標(biāo)如圖在坐標(biāo)處取該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)半徑為方向a到b例

如圖所示，一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I=10A，在其附近有一長(zhǎng)l=0.2m的金屬棒AB，以v=2m/s的速度平行于長(zhǎng)直導(dǎo)線作勻速運(yùn)動(dòng)，如棒的近導(dǎo)線的一端距離導(dǎo)線d=0.1m，求金屬棒中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解非均勻磁場(chǎng)中必須將金屬棒分成很多長(zhǎng)度元dx，這樣在每一個(gè)dx處的磁場(chǎng)可以看作是均勻的，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為IlvxdxABdi的指向是從B到A的，也就是A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)的高。所有長(zhǎng)度元上產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向都是相同的，金屬棒中的總電動(dòng)勢(shì)為dx小段上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)當(dāng)回路1中電流發(fā)生變化時(shí)，在回路2中出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。G12RεmΦ與構(gòu)成左旋關(guān)系。感生電場(chǎng)的性質(zhì):非保守場(chǎng)無源場(chǎng)渦旋場(chǎng)解：設(shè)場(chǎng)點(diǎn)距軸心為r,根據(jù)對(duì)稱性，取以o為心，過場(chǎng)點(diǎn)的圓周環(huán)路L例：空間均勻的磁場(chǎng)在半徑為的圓柱內(nèi)，求：分布的方向平行柱軸，且有負(fù)號(hào)表示感生電場(chǎng)的方向與所設(shè)回路的方向相反無限長(zhǎng)圓柱體內(nèi)外均勻載流圓柱體內(nèi)外與

r

的關(guān)系。與r

的關(guān)系類似于均勻載流圓柱體內(nèi)外r動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于S的變化引起回路中變化由于B的變化引起回路中變化非靜電力就是洛侖茲力，由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)渦旋電場(chǎng)，非靜電力就是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷作功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)結(jié)論其方向由決定其方向由沿的積分方向決定的來源非靜電力渦旋電場(chǎng)是渦旋場(chǎng)不能引入電位概念感生電場(chǎng)（渦旋電場(chǎng)）由靜止電荷產(chǎn)生由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生靜電場(chǎng)是發(fā)散場(chǎng)，電場(chǎng)線是“有頭有尾”的，渦旋電場(chǎng)是無散場(chǎng)，是一組閉合曲線靜電場(chǎng)（庫(kù)侖場(chǎng)）靜電場(chǎng)是位場(chǎng)（無旋場(chǎng)）可以引入電位概念起于正電荷而終于負(fù)電荷電場(chǎng)線是“無頭無尾”的大塊的金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，或處在變化的磁場(chǎng)中，金屬內(nèi)部也要產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬內(nèi)部自成閉合回路，稱為渦電流或渦流。鐵芯交流電源渦流線渦電流（渦流）渦電流的熱效應(yīng)利用渦電流進(jìn)行加熱的方法叫做感應(yīng)加熱。3、電磁阻尼利2、家用電磁灶微波爐工頻爐中頻爐高頻爐及特種合金1、冶煉難熔金屬減少渦流的途徑1、選擇高阻值材料（電機(jī)變壓器的鐵芯材料是硅鋼而非鐵）2、多片鐵芯組合弊增加能耗熱效應(yīng)過強(qiáng)--溫度過高----易破壞絕緣--造成事故應(yīng)減少渦流如變壓器鐵芯。一.自感現(xiàn)象反抗電流變化的能力(電慣性)§8.3自感互感磁場(chǎng)能量由于自己線路中的電流的變化而在自己的線路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。單位：H（亨利）由法拉第電磁感應(yīng)定律負(fù)號(hào)表示自感電動(dòng)勢(shì)將反抗回路電流的改變。即，當(dāng)電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原電流的方向相反；電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原電流的方向相同。例：求長(zhǎng)直螺線管的自感系數(shù)幾何條件如圖解：設(shè)通電流總長(zhǎng)總匝數(shù)幾何條件介質(zhì)二.互感因兩個(gè)載流線圈中電流變化而在對(duì)方線圈中激起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為互感應(yīng)現(xiàn)象。Φ12I2I1Φ21實(shí)驗(yàn)和理論都可以證明：Φ12I2I1Φ21因此將它們統(tǒng)一寫成M，單位和L一樣，都是H?；ジ写螖?shù)的計(jì)算比較復(fù)雜，通常采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量的方式?；ジ邢禂?shù)若兩回路幾何形狀、尺寸及相對(duì)位置不變，周圍無鐵磁性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)指出：例：兩個(gè)自感系數(shù)分別為和的線圈，互感系數(shù)