普通物理二第十二章電磁感應(yīng)

普通物理二第十二章電磁感應(yīng)第1頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概念：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（動(dòng)生，感生）；互感；自感；磁場(chǎng)的能量

規(guī)律：楞次定律；法拉第電磁感應(yīng)定律第2頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、磁棒相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)磁棒向下運(yùn)動(dòng)，安倍計(jì)指針向右偏，產(chǎn)生電流磁棒停止運(yùn)動(dòng)，安倍計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生電流磁棒向上運(yùn)動(dòng)，安倍計(jì)指針向左偏，產(chǎn)生電流過(guò)程分析：§12-1電磁感應(yīng)及其基本規(guī)律第3頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：當(dāng)磁棒與線圈有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。實(shí)質(zhì)：線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小發(fā)生變化2、金屬棒沿垂直于磁場(chǎng)和棒長(zhǎng)的方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析：金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)（切割磁力線），產(chǎn)生感應(yīng)電流。第4頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)質(zhì)：包圍磁場(chǎng)的面積發(fā)生變化。結(jié)論：上面兩實(shí)驗(yàn)中,導(dǎo)體回路包圍的磁通量均發(fā)生了變化。電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)，存在電動(dòng)勢(shì)，這種由于磁通量變化而引起的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。第5頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、電磁感應(yīng)定律

法拉第（MichaelFaraday,1791-1867），偉大的英國(guó)物理學(xué)家和化學(xué)家.他創(chuàng)造性地提出場(chǎng)的思想，磁場(chǎng)這一名稱(chēng)是法拉第最早引入的.他是電磁理論的創(chuàng)始人之一，于1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，后又相繼發(fā)現(xiàn)電解定律，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，以及光的偏振面在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn).第6頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、法拉第電磁感應(yīng)定律：當(dāng)穿過(guò)閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值。式中負(fù)號(hào)代表感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判定a.選定回路繞行方向右手定則：將右手四指彎曲，用以代表選定的回路繞行方向，則伸直的拇指指向法線的方向。第7頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b.確定與的正負(fù)c.和繞行方向相同和繞行方向相反例：圖中第8頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月N與回路繞行方向相反思考一下：如果磁棒從如圖位置繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向？與回路繞行方向相同第9頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月S圖中與回路繞行方向相同思考一下：如果磁棒從如圖位置繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向？與回路繞行方向相反第10頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）討論;閉合回路由N匝密繞線圈串聯(lián)，則：式中為全磁通，若穿過(guò)每匝線圈的磁通量相同則：

(3)若閉合回路的電阻為R，則感應(yīng)電流為：時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線任一截面感生電荷為：第11頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?。例：一螺繞環(huán)，單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)為5000匝，今有一5匝的小線圈套在小線圈的電阻為試求：小線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。螺繞環(huán)上，第12頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、楞次定律閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。簡(jiǎn)言之：“增反減同”NS楞次定律實(shí)質(zhì)上是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。變化——感生電動(dòng)勢(shì)S變化——?jiǎng)由妱?dòng)勢(shì)第13頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向NS第14頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).abdoxxxxi感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向:b→a第15頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微觀解釋?zhuān)禾峁﹦?dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力方向：b→a動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：第16頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意:①動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)不要求構(gòu)成閉合回路;②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體才能產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；③速度與磁場(chǎng)不平行時(shí)才能產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。（需切割磁力線）例：abc方向：b→c第17頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子理論：原因：洛倫茲力能量守恒維持導(dǎo)體棒以向右運(yùn)動(dòng)，需要外力-機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能第18頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1：如圖金屬棒OA長(zhǎng)l=50cm,B=0.01T,以ω=50轉(zhuǎn)/秒的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。求:（1）；（2）半徑R=50cm的銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，OA的電勢(shì)差為多少？xxxxxxxxxAOv第19頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2、在一根無(wú)限長(zhǎng)載電流導(dǎo)線上通有電流I，有一導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，與無(wú)限長(zhǎng)載電流導(dǎo)線共面，平行于載流導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，速度為v，近端導(dǎo)線距離載流導(dǎo)線為a，求棒上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。xxxxxLACIV第20頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、感生電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體不動(dòng),由于磁場(chǎng)的大小或方向的變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(變化的磁場(chǎng)可在空間激發(fā)電場(chǎng))感生電場(chǎng)（又名渦電場(chǎng)）第21頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩種電場(chǎng)的比較:感生電場(chǎng)：由變化的電場(chǎng)激發(fā)，電場(chǎng)線閉合，渦旋場(chǎng)靜電場(chǎng)：由靜止電荷激發(fā)，電場(chǎng)線不閉合，為保守場(chǎng)第22頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1、勻強(qiáng)磁場(chǎng)局限在半徑為R的柱形區(qū)域內(nèi)，磁場(chǎng)方向如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小正以速率在增加，求感應(yīng)電場(chǎng)的分布。Rxxxxxxxxxxxx第23頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2、在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，充滿(mǎn)如圖方向的均勻磁場(chǎng)，現(xiàn)有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒放在磁場(chǎng)中，設(shè)求：棒兩端的感生電動(dòng)勢(shì)。abo想想看，還能夠怎么補(bǔ)回路啊？第24頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§12-2互感和自感一、互感現(xiàn)象I1B112線圈1中通有電流→產(chǎn)生→在線圈2中產(chǎn)生磁通量∝→∝線圈1對(duì)線圈2的互感系數(shù)。若發(fā)生變化→變化→變化→產(chǎn)生第25頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與線圈的形狀、大小，相對(duì)位置，有無(wú)鐵磁質(zhì)有關(guān)。同理：線圈2中通有電流→產(chǎn)生→在線圈1中產(chǎn)生磁通量互感系數(shù)單位：亨利H第26頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究?jī)蓚€(gè)共軸螺線管，長(zhǎng)度均為，截面半徑均為；原線圈為匝，副線圈匝。原線圈通有電流，副線圈通有電流。討論二者互感系數(shù)的關(guān)系。

互感系數(shù)表示相鄰兩回路各自在另一回路中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)的能力。第27頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、自感現(xiàn)象：1、定義：回路電流改變?cè)谧陨砘芈芳ぐl(fā)感生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。2、L自感系數(shù)反映自感能力L>0，L與電流無(wú)關(guān)，只與線圈自身的形狀、大小，有無(wú)鐵磁質(zhì)有關(guān)。3、單位：亨利H例1、有一長(zhǎng)直螺線管，長(zhǎng)為，截面半徑為R；共有N匝。求：螺線管的自感系數(shù)。第28頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2、討論兩共軸螺線管自感系數(shù)和互感系數(shù)的關(guān)系。無(wú)漏磁：一般情況：K：耦合系數(shù)例3、有兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)同軸的圓筒狀導(dǎo)體組成的電纜；內(nèi)、外筒電流大小相等，方向相反，半徑分別為。求：電纜單位長(zhǎng)度的自感系數(shù)。Ir第29頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§12-3磁場(chǎng)的能量討論方法：仿照電場(chǎng)能量，以螺繞環(huán)為例一、磁場(chǎng)的能量RLBX閉合→回路中產(chǎn)生電流i→線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)（反向）∵兩電流的方向相反，∴i由0增大到當(dāng)，消失。第30頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ti0時(shí)刻，閉合→電源被短路，保險(xiǎn)絲被燒斷→電源被斷開(kāi)→線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)（同向）∵兩電流方向相同，∴i由減小為0.電流：0增大到

電源做功=焦耳熱+克服自感電動(dòng)勢(shì)做功電源做功=焦耳熱減小到0