大学物理下册第12章课件

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物理学第五版

第 十二 章http://www.77cn.com.cnOr http://www.77cn.com.cn1

电磁感应 电磁场

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本章目录

12-0

教学基本要求

12-1 电磁感应定律 12-2 动生电动势和感生电动势 12-3 自感和互感 12-4 RL电路12-5 12-6 12-7 磁场的能量 电磁波2

磁场能量密度

位移电流 电磁场基本方程的积分形式

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教学基本要求

一 掌握并能熟练应用法拉第电磁感应 定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明 其方向. 二 理解动生电动势和感生电动势的本 质.了解有旋电场的概念.

三 了解自感和互感的现象,会计算几何 形状简单的导体的自感和互感.3

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教学基本要求

四 了解磁场具有能量和磁能密度的概 念, 会计算均匀磁场和对称磁场的能量.五 了解位移电流和麦克斯韦电场的基 本概念以及麦克斯韦方程组(积分形式) 的物理意义.

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法拉第(Michael Faraday, 1791-1867) 英国物理学家和化学家， 电磁理论的创始人之一. 他创造性地提出场的思想， 最早引入磁场这一名称. 1831年发现电磁感应现象， 后又相继发现电解定律， 物质的抗磁性和顺磁性， 及光的偏振面在磁场中的 旋转.5

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问题的提出

1831年法拉第实验

产生 电 流 磁 场

?电磁感应

闭合回路

m 变化产生

感应电流

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一

电磁感应现象

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二

电磁感应定律

当穿过闭合回路所围

面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，

且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.

dΦ E i k 国际单位制 dt

E iΦ

伏特 韦伯

k 18

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d E i dt

1)闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 磁通匝数(磁链)

NΦ

2)若闭合回路的电阻为 R ,感应电流为

1 dΦ Ii R dt

t t2 t1

时间内，流过回路的电荷

1 Φ2 1 q Idt Φ dΦ (Φ1 Φ2 ) t1 R 1 R

t2

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三 、楞次定律 (判断感应电流方向) 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它 所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的 磁通量的变化。感应电流

产生

磁通量变化

阻碍10

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判断感应电流的方向：1、判明穿过闭合回路内原磁场 的方向； 2、根据原磁通量的变化 Φm , 按照楞次定律的要求确定感 应电流的磁场的方向； 3、按右手法则由感应电流磁场的 方向来确定感应电流的方向。

B感

SN

Ii

B

SN

Ii

m B感与B反向 m B感与B同向

B感

B11

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楞次定律的另一种表述

感应电流的效果反抗引起感应电流的原因

f

a

v产生 阻碍12

b

感应电流

导线运动

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楞次定律是能 量守恒定律的一种 表现机械能 焦耳热

+ B+

+ +

+ + + + + + + + + +

+ + + + +

+ + +

+ Fm +

+ + + + + +

Ii

+ v + ++ +

+

+ + + +

维持滑杆运动必须外加一力，此过程为 外力克服安培力做功转化为焦耳热.13

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例: 无限长直导线 i i0 sin t

h

l2

共面矩形线圈 abcd已知: l1

b

cl1

l2 h

求:h l 2

i

i

解: m B dS

h

0i l1dx 2 x

0 i0 l1 h l 2 ln sin t 2 h

a x

ddx

d m 0 i0 l1 h l 2 ln cos t i 2 h dt14

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例 在匀强磁场 中, 置有面积为 S 的 可绕 轴转动的N 匝 线圈. 若线圈以角速 度 作匀速转动. 求线圈中的感应电 动势.

N

o' en B

ω o

i

R15

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解 设 t 0 时, en 与 B 同向 , 则 t

N

o' en B

N NBS cos t d E NBS sin tdt 令 Em NBS

则 E Em sin t

ω o

i

R16