《大学物理》课件—06电磁感应

第六章 电磁感应
教学基本要求
一、掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能 计算简单问题的感应电动势。
二、掌握动生电动势和感生电动势。了解感生 电场。能计算简单的动生电动势问题。
三、理解自感系数和互感系数。 *四、了解磁场能量和磁场能量密度的概念。
*五、 理解电磁波的形成过程以及电磁波的性质， 了解各种无线电波的性质和用途。
3. 用楞次定律判断感应电流的方向，感应电 动势的方向与它一致，是电势升高的方向，即从 低电势经内电路指向高电势。
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第六章 电磁感应
按照磁通量变化方式的不同 ，将感应电动势 分为两类：
①稳恒磁场中的导体运动 ，或者回路面积
变化等
动生电动势
②导体不动，磁场变化
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一、电源
R
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非静电力
A
+ +
FK
静电力
B
-
F
-
+
正极
负极-
如果要在导体中形成稳恒电流，必须在其中维持不随时
间变化的电场，也就是在导体的两端维持恒定的电势差，产
生和维持这个电势差的装置称为电源 。
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二、电源的电动势
定义：在电源内，把单位正电荷从负极移到正 极的过程中，非静电力所做的功称为电源的电动势。
A
q
非静电力 所做的功
()
()
A () FK dl () qEK dl
()
() EK dl
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2 ，这种电动势称为交变电动势。
作业：P119：6-1；6-3
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复习
1. 产生感应电流的条件：穿过闭合回 路所围面积的磁通量发生变化
2. 感应电动势的计算：法拉第电磁感应定律
i
N
dΦ dt
感应电流为
Ii
i
R
N R
dΦ dt
负号表方向，通常把大小和方向分开考虑。
动生电动势的非静电力来源
F (e)v B
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第一节 电源的电动势
第二节 电磁感应定律
第三节 动生电动势
第四节 感生电动势
第五节 自感和互感
*第六节 磁场的能量
*第七节 电磁波
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第六章 教学基本要求
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第六章 电磁感应
说明
① 负号表示电动势的方向
② 闭合回路由 N 匝密绕线圈组成时
磁链
i
N
dΦ dt
d(NΦ) dt
d
dt
即：
NΦ
③ 若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为
Ii
i
R
N R
dΦ dt
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三、楞次定律
闭合回路中感应电流的 方向，总是使它的磁场阻碍 引起感应电流的磁通量的变 化。（即：反抗相对运动、 磁场变化或线圈变形等。）
第六章 电磁感应
用楞次定律判断感应电流的方向，步骤为：
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第六章 电磁感应
① 确定原磁场的方向； ② 判断穿过闭合导体回路的磁通量的变化趋势； ③ 根据楞次定律确定感应电流的磁场的方向； ④ 运用右手螺旋定则判定感应电流的方向。
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说明
1.当非静电力存在于整个回路中时，整个回路中的 总电动势为
l EK dl
2.电动势是标量。
通常把电源内从负极到正极的指向规定为电动
势的方向。
3.电动势的单位：V
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法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），伟大的英国物理学 家和化学家。他创造性地提出场 的思想，磁场这一名称是法拉第 最早引入的。他是电磁理论的创 始人之一，于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，以及光 的偏振面在磁场中的旋转。
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二、法拉第电磁感应定律
当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时， 回路中就有感应电动势产生，感应电动势正比于磁通 量对时间变化率的负值。
i
k
dΦ dt
在SI中 k 1
则
i
dΦ dt
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一、电磁感应现象
实验一：导线作切割磁感应线运动
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实验二：磁铁与线圈间有相对运动
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实验三：电键（即开关）运动
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B
IN
第六章 电磁感应 S
注意：① 楞次定律是通过判定感应电流方向来判定感应电 动势方向的。 ② 楞次定律判定的是感应电流的方向，即它适用于闭合 回路。如果是开路，通常把它设想为闭合回路，考虑这时会 产生什么方向的感应电流，并以此来确定感应电动势方向。
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感生电动势
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一、动生电动势
如图所示
d B d S Bldx
电动势的大小为
i
d dt
Bl
dx dt
Blv
由楞次定律可以判定，导线上电动势的方 向由a指向b，即a端电势高于 b端电势。
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第六章 电磁感应
例 6-1 如图所示，通电长直导线与一矩形线圈共
面,且线圈的一边与直导线平行。当长直导线中通有电
流 I I0sint 时， 求线圈中的感应电动势。
ab
I
已知： a，b，l ，I I0sint
求： i 解：在距长直导线 r 处
l
o r dr
r
B 0I
2πr dΦ B ds 0I ldr
2πr
Φ ab 0I ldr 0Il ln a b
a 2πr
2π a
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第六章 电磁感应
即： Φ 0I0l ln a b sint
2π a
由法拉第电磁感应定律得，线圈中感应电动势为：
i
dΦ dt
0 I 0l
2π
ln
a
b a
cost
可见：感应电动势随时间周期性变化，周期为