大學(xué)物理課件81

1變化中的磁場(chǎng)和電場(chǎng)結(jié)構(gòu)框圖法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算磁場(chǎng)能量麥克斯韋的兩條假設(shè)渦旋電場(chǎng)位移電流經(jīng)典電磁理論的基本方程1變化中的磁場(chǎng)和電場(chǎng)結(jié)構(gòu)框圖法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)2復(fù)習(xí)：電源電動(dòng)勢(shì)———穩(wěn)恒電場(chǎng)的能量來(lái)源（教239）電源作用：提供非靜電力，將由負(fù)極板移向正極，保持極板間電勢(shì)差，以形成持續(xù)的電流。+-2復(fù)習(xí)：電源電動(dòng)勢(shì)———穩(wěn)恒電場(chǎng)的能量來(lái)源（教239）電源3作用機(jī)理：反抗做功，將其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軘嗦罚簳r(shí)平衡通路外電路：內(nèi)電路：作用，將由正極負(fù)極將由負(fù)極正極共同作用形成持續(xù)電流。3作用機(jī)理：反抗做功，斷路：時(shí)平衡通路外電路4能量轉(zhuǎn)換外電路：內(nèi)電路：做功如何？非靜電場(chǎng)強(qiáng)：非靜電力搬運(yùn)單位正電荷繞閉合回路一周做功：非靜電力為非保守力4能量轉(zhuǎn)換外電路：內(nèi)電路：做功如何？非靜電場(chǎng)強(qiáng)：非靜電力5：可量度電源將其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰Υ笮《x：電源電動(dòng)勢(shì)若只在內(nèi)電路存在：規(guī)定指向：5：可量度電源將其他形式能定義：電源電動(dòng)勢(shì)若只在內(nèi)電路6相對(duì)論建立以前，人們通過(guò)對(duì)變化中的場(chǎng)的研究認(rèn)識(shí)到電場(chǎng)與磁場(chǎng)的聯(lián)系，并建立了經(jīng)典電磁學(xué)的基本方程。電磁感應(yīng)一.法拉第電磁感應(yīng)定律1820年：奧斯特實(shí)驗(yàn)：電—磁1821—1831年：法拉第實(shí)驗(yàn)：磁—電對(duì)稱性什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？電磁感應(yīng)現(xiàn)象的四個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。6相對(duì)論建立以前，人們通過(guò)對(duì)變化中的場(chǎng)的研究認(rèn)識(shí)到電磁感應(yīng)一7實(shí)驗(yàn)一：將條形磁鐵插入或拔出線圈的瞬時(shí)與線圈相連的電流表會(huì)指示有電流產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)二：將通電線圈插入或拔出瞬時(shí)與線圈相連的電流表會(huì)指示有電流產(chǎn)生。7實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)二：8實(shí)驗(yàn)三：無(wú)論是在接通還是斷開(kāi)L1電源的瞬間，在L2中都有電流產(chǎn)生；如果L1外接可調(diào)電阻，則在電阻發(fā)生變化的同時(shí)，L2中也會(huì)有電流產(chǎn)生。8實(shí)驗(yàn)三：9在前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于磁鐵與線圈或線圈與線圈的相對(duì)位置發(fā)生變化使空間磁場(chǎng)發(fā)生了變化。第三個(gè)實(shí)驗(yàn)則是通過(guò)調(diào)整電流使空間磁場(chǎng)發(fā)生了變化。由這三個(gè)實(shí)驗(yàn)看出，不管使用什么方法，只要使與電流表相連的線圈周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化，這個(gè)線圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種認(rèn)識(shí)是否全面呢？9在前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于磁鐵與線圈或線圈與線圈的這種認(rèn)識(shí)是否全10實(shí)驗(yàn)四：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，磁場(chǎng)是不變的，但在回路中還是產(chǎn)生了電流。從直接引起的效果來(lái)看，磁場(chǎng)的變化和線框面積的變化有一個(gè)共同點(diǎn)，這就是它們都使穿過(guò)線圈或線框的磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量，即磁通量發(fā)生了變化。10實(shí)驗(yàn)四：從直接引起的效果來(lái)看，磁場(chǎng)的變化和線框面積的變化11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.電磁感應(yīng)定律國(guó)際單位制韋伯伏特11當(dāng)穿過(guò)閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)12（1）閉合回路由

N

匝密繞線圈組成磁通匝數(shù)（磁鏈）（2）若閉合回路的電阻為R，感應(yīng)電流為12（1）閉合回路由N匝密繞線圈組成磁通匝數(shù)（磁13:通過(guò)線圈的磁通鏈數(shù)（全磁通）討論：(2)式中負(fù)號(hào)含義,楞次定律的本質(zhì)是什么？(1)通量還是通量？還是二者皆可？(3)引起變化的原因有哪些？與參考系選擇有關(guān)嗎？結(jié)論：閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)回路的磁通量的變化率成正比：這就是：法拉第電磁感應(yīng)定律13:通過(guò)線圈的磁通鏈數(shù)（全磁通）討論：(2)14(1)通量還是通量？還是二者皆可？引起閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是通過(guò)回路的通量的變化，而不是通量的變化中學(xué)：原副線圈實(shí)驗(yàn)原線圈付線圈鐵棒14(1)通量還是通量？還15原線圈付線圈鐵棒引起閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是通過(guò)回路的通量的變化，而不是通量的變化15原線圈付線圈鐵棒引起閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是通過(guò)回路16(2)式中負(fù)號(hào)含義,楞次定律的本質(zhì)是什么？如右所示，用楞次定律分析可知，無(wú)論磁棒插入還是拔出線圈的過(guò)程中，都要克服磁阻力而作功，正是這部分機(jī)械功轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電流所釋放的焦耳熱，所以小燈泡亮了。能量守恒16(2)式中負(fù)號(hào)含義,楞次定律的本質(zhì)是什么？如右所示，17NS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向NS17NS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向NS18(3)引起變化的原因有哪些？與參考系選擇有關(guān)嗎？引起變化的原因：對(duì)線圈參考系：變化對(duì)磁鐵參考系：不同慣性系中的變換很難概括為一個(gè)簡(jiǎn)單公式，分兩種情況處理。18(3)引起變化的原因有哪些？與參考系選擇有19二.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1.磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。平衡時(shí)

~電源，反抗做功，將由負(fù)極正極，維持的非靜電力—

洛侖茲力2.產(chǎn)生機(jī)理：產(chǎn)生的非靜電力是什么？（形成穩(wěn)定電壓）19二.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1.磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電20產(chǎn)生的非靜電力非靜電場(chǎng)強(qiáng)由電動(dòng)勢(shì)定義：或：注:動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)只存在于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體內(nèi)。20產(chǎn)生的非靜電力非靜電場(chǎng)強(qiáng)由電動(dòng)勢(shì)定義：或：注:214.計(jì)算（兩種方法）(1)由電動(dòng)勢(shì)定義求(2)由法拉第定律求如果回路不閉合，需加輔助線使其閉合。大小和方向可分別確定。（前提：閉合回路）214.計(jì)算（兩種方法）(1)由電動(dòng)勢(shì)定義求(2)22

例在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,置有面積為S的可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的N匝線圈.若線圈以角速度

作勻速轉(zhuǎn)動(dòng).求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).22例在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,置有面積為S的232324交流電24交流電25解

例1一長(zhǎng)為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中,以角速度在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上繞棒的一端轉(zhuǎn)動(dòng)，求銅棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).×××××××××××××××××××××××××oP

方向O

P25解例1一長(zhǎng)為的銅棒在磁感26×××××××××××××××××××××××××oP

方向O

P26×××××oP27

例2一導(dǎo)線矩形框的平面與磁感強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)相垂直.在此矩形框上,有一質(zhì)量為長(zhǎng)為的可移動(dòng)的細(xì)導(dǎo)體棒;矩形框還接有一個(gè)電阻,其值較之導(dǎo)線的電阻值要大得很多.若開(kāi)始時(shí),細(xì)導(dǎo)體棒以速度沿如圖所示的矩形框運(yùn)動(dòng),試求棒的速率隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系.++++++27例2一導(dǎo)線矩形框的平面與磁感強(qiáng)度為28方向沿軸反向解如圖建立坐標(biāo)棒中且由++++++則28方向沿軸反向解如圖建立坐標(biāo)棒中且由++++++29變化中的磁場(chǎng)和電場(chǎng)結(jié)構(gòu)框圖法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算磁場(chǎng)能量麥克斯韋的兩條假設(shè)渦旋電場(chǎng)位移電流經(jīng)典電磁理論的基本方程1變化中的磁場(chǎng)和電場(chǎng)結(jié)構(gòu)框圖法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)30復(fù)習(xí)：電源電動(dòng)勢(shì)———穩(wěn)恒電場(chǎng)的能量來(lái)源（教239）電源作用：提供非靜電力，將由負(fù)極板移向正極，保持極板間電勢(shì)差，以形成持續(xù)的電流。+-2復(fù)習(xí)：電源電動(dòng)勢(shì)———穩(wěn)恒電場(chǎng)的能量來(lái)源（教239）電源31作用機(jī)理：反抗做功，將其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軘嗦罚簳r(shí)平衡通路外電路：內(nèi)電路：作用，將由正極負(fù)極將由負(fù)極正極共同作用形成持續(xù)電流。3作用機(jī)理：反抗做功，斷路：時(shí)平衡通路外電路32能量轉(zhuǎn)換外電路：內(nèi)電路：做功如何？非靜電場(chǎng)強(qiáng)：非靜電力搬運(yùn)單位正電荷繞閉合回路一周做功：非靜電力為非保守力4能量轉(zhuǎn)換外電路：內(nèi)電路：做功如何？非靜電場(chǎng)強(qiáng)：非靜電力33：可量度電源將其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰Υ笮《x：電源電動(dòng)勢(shì)若只在內(nèi)電路存在：規(guī)定指向：5：可量度電源將其他形式能定義：電源電動(dòng)勢(shì)若只在內(nèi)電路34相對(duì)論建立以前，人們通過(guò)對(duì)變化中的場(chǎng)的研究認(rèn)識(shí)到電場(chǎng)與磁場(chǎng)的聯(lián)系，并建立了經(jīng)典電磁學(xué)的基本方程。電磁感應(yīng)一.法拉第電磁感應(yīng)定律1820年：奧斯特實(shí)驗(yàn)：電—磁1821—1831年：法拉第實(shí)驗(yàn)：磁—電對(duì)稱性什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？電磁感應(yīng)現(xiàn)象的四個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。6相對(duì)論建立以前，人們通過(guò)對(duì)變化中的場(chǎng)的研究認(rèn)識(shí)到電磁感應(yīng)一35實(shí)驗(yàn)一：將條形磁鐵插入或拔出線圈的瞬時(shí)與線圈相連的電流表會(huì)指示有電流產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)二：將通電線圈插入或拔出瞬時(shí)與線圈相連的電流表會(huì)指示有電流產(chǎn)生。7實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)二：36實(shí)驗(yàn)三：無(wú)論是在接通還是斷開(kāi)L1電源的瞬間，在L2中都有電流產(chǎn)生；如果L1外接可調(diào)電阻，則在電阻發(fā)生變化的同時(shí)，L2中也會(huì)有電流產(chǎn)生。8實(shí)驗(yàn)三：37在前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于磁鐵與線圈或線圈與線圈的相對(duì)位置發(fā)生變化使空間磁場(chǎng)發(fā)生了變化。第三個(gè)實(shí)驗(yàn)則是通過(guò)調(diào)整電流使空間磁場(chǎng)發(fā)生了變化。由這三個(gè)實(shí)驗(yàn)看出，不管使用什么方法，只要使與電流表相連的線圈周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化，這個(gè)線圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種認(rèn)識(shí)是否全面呢？9在前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于磁鐵與線圈或線圈與線圈的這種認(rèn)識(shí)是否全38實(shí)驗(yàn)四：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，磁場(chǎng)是不變的，但在回路中還是產(chǎn)生了電流。從直接引起的效果來(lái)看，磁場(chǎng)的變化和線框面積的變化有一個(gè)共同點(diǎn)，這就是它們都使穿過(guò)線圈或線框的磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量，即磁通量發(fā)生了變化。10實(shí)驗(yàn)四：從直接引起的效果來(lái)看，磁場(chǎng)的變化和線框面積的變化39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.電磁感應(yīng)定律國(guó)際單位制韋伯伏特11當(dāng)穿過(guò)閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)40（1）閉合回路由

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匝密繞線圈組成磁通匝數(shù)（磁鏈）（2）若閉合回路的電阻為R，感應(yīng)電流為12（1）閉合回路由N匝密繞線圈組成磁通匝數(shù)（磁41:通過(guò)線圈的磁通鏈數(shù)（全磁通）討論：(2)式中負(fù)號(hào)含義,楞次定律的本質(zhì)是什么？(1)通量還是通量？還是二者皆可？(3)引起變化的原因有哪些？與參考系選擇有關(guān)嗎？結(jié)論：閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)回路的磁通量的變化率成正比：這就是：法拉第電磁感應(yīng)定律13:通過(guò)線圈的磁通鏈數(shù)（全磁通）討論：(2)42(1)通量還是通量？還是二者皆可？引起閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是通過(guò)回路的通量的變化，而不是通量的變化中學(xué)：原副線圈實(shí)驗(yàn)原線圈付線圈鐵棒14(1)通量還是通量？還43原線圈付線圈鐵棒引起閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是通過(guò)回路的通量的變化，而不是通量的變化15原線圈付線圈鐵棒引起閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是通過(guò)回路44(2)式中負(fù)號(hào)含義,楞次定律的本質(zhì)是什么？如右所示，用楞次定律分析可知，無(wú)論磁棒插入還是拔出線圈的過(guò)程中，都要克服磁阻力而作功，正是這部分機(jī)械功轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電流所釋放的焦耳熱，所以小燈泡亮了。能量守恒16(2)式中負(fù)號(hào)含義,楞次定律的本質(zhì)是什么？如右所示，45NS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向NS17NS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向NS46(3)引起變化的原因有哪些？與參考系選擇有關(guān)嗎？引起變化的原因：對(duì)線圈參考系：變化對(duì)磁鐵參考系：不同慣性系中的變換很難概括為一個(gè)簡(jiǎn)單公式，分兩種情況處理。18(3)引起變化的原因有哪些？與參考系選擇有47二.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1.磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。平衡時(shí)

~電源，反抗做功，將由負(fù)極正極，維持的非靜電力—

洛侖茲力2.產(chǎn)生機(jī)理：產(chǎn)生的非靜電力是什么？（形成穩(wěn)定電壓）19二.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1.磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電48產(chǎn)生的非靜電力非靜電場(chǎng)強(qiáng)由電動(dòng)勢(shì)定義：或：注:動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)只存在于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體內(nèi)。20產(chǎn)生的非靜電力非靜電場(chǎng)強(qiáng)由電動(dòng)勢(shì)定義：或：注:494.計(jì)算（兩種方法）(1)由電動(dòng)勢(shì)定義求(2)由法拉第定律求如果回路不閉合，需加輔助線使其閉合。大小和方向可分別確定。（前提：閉合回路）214.計(jì)算（兩種方法）(1)由電動(dòng)勢(shì)定義求(2)50

例在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,置有面積為S的可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的N匝線圈.若線圈以角速度

作勻速轉(zhuǎn)動(dòng).求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).22例在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,置有面積為S的512352交流電24交流電53解

例1一長(zhǎng)為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中,以角速度在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上繞棒的一端轉(zhuǎn)動(dòng)，求銅棒