11第十一讲 电磁感应定律、动生电动势

第二十二章 电磁感应●自从1821年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效 自从1821年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效 1821 应后，人们就开始了其逆效应，即磁产生电的研究。 应后，人们就开始了其逆效应，即磁产生电的研究。 1831年 月英国物理学家M.Faraday发现电磁感应现 ●1831年8月英国物理学家 发现电磁感应现 象并提出了电磁感应定律。 象并提出了电磁感应定律。 电磁感应定律的发现， ●电磁感应定律的发现，不仅仅在于找到了磁生电的 规律，更重要的是它揭示了电与磁的本质联系， 规律，更重要的是它揭示了电与磁的本质联系，为电 磁理论的建立和发展奠定了基础。 磁理论的建立和发展奠定了基础。同时开辟了人类使 用电能的道路。 用电能的道路。 ●电磁感应定律的发现标志着电磁理论发展的第一个 重要里程碑。 重要里程碑。

§22-1 法拉第电磁感应定律 22一、电磁感应现象I

t

N0

0

A

S

A

●当穿过导体回路所围面积的磁通量发生变化时， 当穿过导体回路所围面积的磁通量发生变化时， 回路中就会产生感应电流。这一现象称为电磁感应。 回路中就会产生感应电流。这一现象称为电磁感应。2

●回路中有电流产生，就意味着有某种电动势存在。 回路中有电流产生，就意味着有某种电动势存在。 ◎这说明电磁感应的直接结果就是产生感应电动势。 这说明电磁感应的直接结果就是产生感应电动势。 实验表明， 实验表明，回路中感应电动势或感应电流的大小与 穿过回路面积的磁通量的时间的变化率相关。 穿过回路面积的磁通量的时间的变化率相关。

二、法拉第电磁感应定律回路中感应电动势的大 小与穿过回路面积的磁 通量的时间变化率成正 比，即

v1 > v2S

S

v20

dΦ | ε |= k dt

U0

v1

U1 > U 23

U

考虑方向有： 考虑方向有：

dΦ ε = k dt

负号表示感应电动势总是反抗回路中磁通量的变化。 负号表示感应电动势总是反抗回路中磁通量的变化。 在国际单位制中， 在国际单位制中，k=1,所以 ，

dΦ ε = dt若回路共有N匝线圈，且通过每匝的Φ相同， 若回路共有 匝线圈，且通过每匝的Φ相同，则 匝线圈

dΦ ε = N dt4

ε 方向的判定1.确定Φ 1.确定Φ的正负 确定

r nθ B

nL

dΦ ε = dt

θ

L

θ < 90°, Φ > 0

r B

θ > 90°, Φ < 0

满足右手螺旋法则。 正法线方向 n与回路绕行方向满足右手螺旋法则。 与回路绕行方向满足右手螺旋法则 dΦ dΦ 2.确定 2.确定 < 0, →ε < 0或 ε > 0. > 0或 dt dt 3.当 方向与回路绕行方向相同 与回路绕行方向相同； 3.当ε > 0,则 ε 方向与回路绕行方向相同； , 方向与回路绕行方向相反 与回

路绕行方向相反。 当ε < 0,则 ε 方向与回路绕行方向相反。 ,5

四种情况： 四种情况： 1.

Φ > 0, Φ ↑ nr B

2. Φ > 0, Φ ↓ r B

n

L

ε

L

ε

dΦ Φ > 0, >0 dt

dΦ Φ < 0, <0 dt

dΦ ε = <0 dt

dΦ ε = >0 dt6

3. Φ < 0, Φ ↑

4. Φ < 0, Φ ↓

nLr B

n

ε

L

r B

ε

dΦ Φ < 0, <0 dt

dΦ Φ > 0, >0 dt

dΦ ε = >0 dt

dΦ ε = <0 dt7

若线圈有N 若线圈有 匝，通过各匝线圈的磁通分别为

ε = ε1 + ε2 +L+ ε N

Φ1.Φ2.LΦN

dΦN dΦ1 dΦ2 = L dt dt dt d = (Φ1 + Φ2 +L+ ΦN ) dt 定义线圈的磁链数 定义线圈的磁链数 Ψ = Φ1 + Φ2 +L+ ΦN

dΦ dΨ (Φ1 = Φ2 = L= Φ) = N ε = dt dt8

三、楞次定律1834年，楞次提出另一种判断感应电流方向的方法， 年 楞次提出另一种判断感应电流方向的方法， 再由此来判断感应电动势的方向。 再由此来判断感应电动势的方向。 楞次定律— 楞次定律—回路中感应电流的方向总是使得它所激 发的磁场来反抗引起感应电流的磁通量的变化。 发的磁场来反抗引起感应电流的磁通量的变化。 感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。 ●感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。S

r v

Gr B

N

I

r v

I

●楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的体现。 楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的体现。 感应电流导致导体受磁场力(安培力) 感应电流导致导体受磁场力(安培力),外力需反抗 磁场力做功， 磁场力做功，并通过产生的感应电流转化为电路中 的焦耳热，这符合能量守恒的规律。 的焦耳热，这符合能量守恒的规律。 否则， 否则，如果感应电流的方向 与楞次定律规定的方向相违, 与楞次定律规定的方向相违 则只需开始有一点力使导体 移动，运动就会不断加速， 移动，运动就会不断加速， 电流会不断增大， 电流会不断增大，产生无限 大的电能。 大的电能。显然这违反了能 量守恒定律！ 量守恒定律！r B

r F m

I

r vr F out

四、电磁感应的计算举例10

r r µ0i ydx dΦ = B dS = BdS = y dS = ydx 2π x h y h = → y = (a + b x) b a+b x b y L a +b µ i h h 0 r Φ = ∫ dΦ = ∫ (a + b x)dx i B a 2π x b µ0 I m a + b a + b b = h[ ln 1]cos ωt o a x x 2π b a dx d Φ µ0 I m a+b a+b ε = = ω h[ ln 1]sin ωt 11 dt 2π b a

例：载流长直导线通以交变电流 i = I m cos ωt ,三角 …… 此处隐藏：1836字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……