大學(xué)物理電磁感應(yīng)知識小結(jié)

第十二章電磁感應(yīng)12-1

電磁感應(yīng)定律12-2動(dòng)生電動(dòng)勢12-4

自感和互感12-5

磁場的能量磁能密度12-3感生電動(dòng)勢和感生電場1整理版ppt12-1

電磁感應(yīng)定律一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象（導(dǎo)體回路中一部分切割磁力錢）2.1.3.總之，磁通量發(fā)生變化之間夾角變化（線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)）不變不變不變變化不變變化（各種原因）2產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象二、電動(dòng)勢

定義電動(dòng)勢ε：把單位正電荷從負(fù)極板通過電源內(nèi)部移到正極板，非靜電場所作的功2整理版ppt3定義非靜電場強(qiáng)：電動(dòng)勢

方向：電源內(nèi)部負(fù)極指向正極普遍表達(dá)式三、法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢

i的大小與穿過該回路的磁通量的變化率成正比。方向：式中“－”號表示感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。（由楞次定律給出）大?。喝鐖D（a）如圖（b）(a)(b)3整理版ppt若導(dǎo)體回路是由N匝串聯(lián)而成，則三、楞次定律閉合回路中，感應(yīng)電流的方向，總是使感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。感應(yīng)電流當(dāng)每一匝線圈的磁通都相同時(shí)4全磁通，磁通鏈方向與感應(yīng)電動(dòng)勢的方向一致i（a）Ni（b）N4整理版ppt12-2動(dòng)生電動(dòng)勢5一、動(dòng)生電動(dòng)勢1.動(dòng)生電動(dòng)勢的成因自由電子受到的洛倫茲力非靜電力導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生靜電場方向a→b電子受到的靜電力平衡時(shí)電荷積累停止，ab兩端形成穩(wěn)定的電勢差。洛倫茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢的根本原因。2.動(dòng)生電動(dòng)勢的表達(dá)式非靜電場強(qiáng)：運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線ab產(chǎn)生的電動(dòng)勢5整理版ppt6一般情況：（彎曲導(dǎo)線，非均勻場）整個(gè)導(dǎo)線L上的動(dòng)生電動(dòng)勢閉合回路上的動(dòng)生電動(dòng)勢二、電動(dòng)勢的計(jì)算規(guī)定積分路徑的方向方向考察該處的方向，以及的正負(fù)電動(dòng)勢正負(fù)結(jié)果的討論說明電動(dòng)勢的方向與積分路徑方向相同說明電動(dòng)勢的方向與積分路徑方向相反6整理版ppt洛倫茲力不做功電子受總洛倫茲力7三、動(dòng)生電動(dòng)勢的功能關(guān)系洛倫茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢的根本原因洛侖茲力究竟作不作功？電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度是從兩個(gè)分力的功率角度看：洛侖茲力也不作功。做正功，功率為做負(fù)功，功率為總功率為零：洛侖茲力不作功。此圖的裝置就是一臺發(fā)電機(jī)，電能從何而來？是電源中的非靜電力的宏觀表現(xiàn)是ab中電流受的安培力7整理版ppt8安培力使ab減速，機(jī)械能減少，電能是從機(jī)械能轉(zhuǎn)化來的。要使ab勻速，必須有外力?？梢姡娔苁菑钠渌问侥芰哭D(zhuǎn)化而來的。洛倫茲力起到了能量轉(zhuǎn)換的橋梁作用。傳遞能量不提供能量。8整理版ppt例1.長直導(dǎo)線通恒定電流I，另一金屬棒ab長l，以速度平行直導(dǎo)線勻速運(yùn)動(dòng)，棒與直導(dǎo)線共面且垂直，且近端與導(dǎo)線的距離為d，求棒中的動(dòng)生電動(dòng)勢。解：電動(dòng)勢的方向由b指向a，a點(diǎn)電勢高。99整理版ppt例2.長直導(dǎo)線通有恒定電流I，線圈以v運(yùn)動(dòng)。求：圖示狀態(tài)的解：1010整理版pptI(t)xblrdr例3.長直導(dǎo)線中通有變化電流I(t)，（1）線圈不動(dòng)，（2）線圈以v運(yùn)動(dòng)。求：（2）解：（1）r1111整理版ppt12-3

感生電動(dòng)勢和感生電場麥克斯韋：變化的磁場在其周圍空間激發(fā)一種具有閉合電場線的新的電場，稱為感生電場或有旋場。一、感生電動(dòng)勢感生電場12（非靜電場）感生電場的方向：感生電動(dòng)勢感生電場產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的變化。感生電場和靜電場的對比：（1）場的產(chǎn)生（2）場的性質(zhì)（3）場對電荷的作用12整理版ppt二、電磁感應(yīng)定律的普遍形式普通情況下，空間電場是由庫侖場和感生電場的疊加電磁感應(yīng)定律普遍表達(dá)式（積分形式）13庫侖場：有源無旋場感生電場：無源有旋場（微分形式）13整理版ppt例1.半徑R的長載流螺線管內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度以變化率增加，求螺線管內(nèi)、外感生電場。解：由對稱性：磁場軸對稱，感生電場也應(yīng)是軸對稱，即感生電場線是以管中心為軸的一系列同心圓。感生電場的方向：由楞次定律，為逆時(shí)針的各點(diǎn)切線方向。管內(nèi)：管外：1414整理版ppt例2.（上題中）螺線管中橫放一金屬細(xì)棒MN，棒長為l。求棒中的感生電動(dòng)勢。解：方法1：方法2：渦旋電場是非保守場不能引入電勢概念！同一時(shí)刻M，N兩點(diǎn)間電勢差可有很多值。1515整理版ppt12-4

自感和互感一、自感電動(dòng)勢自感先亮后亮突亮突亮161.自感現(xiàn)象當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，通過其自身的全磁通就會發(fā)生變化，于是線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢?，F(xiàn)象稱自感現(xiàn)象，電動(dòng)勢稱自感電動(dòng)勢。L為自感系數(shù)單位：亨利Ｈ自感系數(shù)：與線圈的形狀，大小，匝數(shù)以及周圍磁介質(zhì)的情況，與電流

I無關(guān)。2.自感電動(dòng)勢3.計(jì)算自感系數(shù)設(shè)IL4.應(yīng)用：低通濾波器16整理版ppt17二、互感電動(dòng)勢互感一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它周圍產(chǎn)生變化的磁場，從而使附近的另一個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，稱互感現(xiàn)象，產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱互感電動(dòng)勢。當(dāng)I1變化時(shí)，產(chǎn)生變化的穿過線圈2的磁通鏈

21線圈2感應(yīng)電動(dòng)勢同理線圈1感應(yīng)電動(dòng)勢可證明互感系數(shù)單位：亨利Ｈ互感系數(shù)與形狀大小，匝數(shù)；相對位置；周圍磁介質(zhì)分布有關(guān)。計(jì)算互感系數(shù)設(shè)I1M17整理版ppt18L1與L2兩線圈串聯(lián)（a）線圈順接有兩個(gè)子線圈激發(fā)磁場彼此加強(qiáng)（b）線圈反接兩個(gè)子線圈激發(fā)磁場彼此減弱12（b）線圈反接12（a）線圈順接18整理版ppt12-5

磁場的能量磁能密度一、自感磁能1.K導(dǎo)向1電源抵抗自感電動(dòng)勢

L

所做功轉(zhuǎn)化為能量儲存在線圈中，稱自感磁能WL。2.切斷電源，K導(dǎo)向2，i由I變?yōu)?。做正功自感磁能19做負(fù)功19整理版ppt二、互感磁能互感磁能20系統(tǒng)總能量（當(dāng)I1,I2反號時(shí)互感磁能為負(fù)）推廣到K個(gè)線圈20整理版ppt三、磁場的能量以通電流I

的N匝螺繞環(huán)為例21磁能密度說明磁能儲存在磁場中。21整理版ppt兩個(gè)線圈情況下互感磁能2222整理版pptNSNS木環(huán)銅環(huán)例1.兩個(gè)形狀相同的環(huán)，磁鐵以相同的速率插入大？哪一個(gè)大？當(dāng)0？若超導(dǎo)體例2.超導(dǎo)環(huán)面垂直外磁場，問轉(zhuǎn)動(dòng)900后問：哪一個(gè)解：23相同銅環(huán)I大圓心處解：轉(zhuǎn)前轉(zhuǎn)動(dòng)900后r23整理版ppt例3.電流為的矩形線圈旁有一長直導(dǎo)線，求：直導(dǎo)線中的電動(dòng)勢解：設(shè)2424整理版ppt例4.

電纜由半徑R1和R2的兩個(gè)薄筒