高二物理競(jìng)賽電磁感應(yīng)課件

第8章電磁感應(yīng)§8.1電磁感應(yīng)的基本定律電流磁場(chǎng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生?問(wèn)題的提出感應(yīng)電流1831年法拉第閉合回路變化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生R12εGmΦ當(dāng)回路1中電流發(fā)生變化時(shí)，在回路2中出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。法拉第電磁感應(yīng)定律約定

首先任定回路的繞行方向規(guī)定電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向一致時(shí)為正當(dāng)磁力線方向與繞行方向成右螺時(shí)規(guī)定磁通量為正N匝線圈串聯(lián)：若則—

磁鏈（magneticfluxlinkage）令于是有判斷感應(yīng)電流的方向：1、判明穿過(guò)閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的方向；2、根據(jù)原磁通量的變化,按照楞次定律的要求確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向；3、按右手法則由感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向來(lái)確定感應(yīng)電流的方向。與反向與同向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向

楞次定律Lenzlaw閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。例:無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線共面矩形線圈求:已知:解:順逆順逆反向與反向與同向與同向與線圈內(nèi)磁場(chǎng)變化導(dǎo)線或線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)兩類實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因、規(guī)律不相同都遵從電磁感應(yīng)定律§8.2感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)均勻磁場(chǎng)導(dǎo)線ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)怎么計(jì)算？

適用于一切產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的回路討論適用于切割磁力線的導(dǎo)體例在空間均勻的磁場(chǎng)中設(shè)導(dǎo)線ab繞Z軸以

勻速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線ab與Z軸夾角為求：導(dǎo)線ab中的電動(dòng)勢(shì)解：建坐標(biāo)如圖在坐標(biāo)處取該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)半徑為方向a到b例

如圖所示，一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I=10A，在其附近有一長(zhǎng)l=0.2m的金屬棒AB，以v=2m/s的速度平行于長(zhǎng)直導(dǎo)線作勻速運(yùn)動(dòng)，如棒的近導(dǎo)線的一端距離導(dǎo)線d=0.1m，求金屬棒中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解非均勻磁場(chǎng)中必須將金屬棒分成很多長(zhǎng)度元dx，這樣在每一個(gè)dx處的磁場(chǎng)可以看作是均勻的，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為IlvxdxABdi的指向是從B到A的，也就是A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)的高。所有長(zhǎng)度元上產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向都是相同的，金屬棒中的總電動(dòng)勢(shì)為dx小段上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)當(dāng)回路1中電流發(fā)生變化時(shí)，在回路2中出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。G12RεmΦ與構(gòu)成左旋關(guān)系。感生電場(chǎng)的性質(zhì):非保守場(chǎng)無(wú)源場(chǎng)渦旋場(chǎng)解：設(shè)場(chǎng)點(diǎn)距軸心為r,根據(jù)對(duì)稱性，取以o為心，過(guò)場(chǎng)點(diǎn)的圓周環(huán)路L例：空間均勻的磁場(chǎng)在半徑為的圓柱內(nèi)，求：分布的方向平行柱軸，且有負(fù)號(hào)表示感生電場(chǎng)的方向與所設(shè)回路的方向相反無(wú)限長(zhǎng)圓柱體內(nèi)外均勻載流圓柱體內(nèi)外與

r

的關(guān)系。與r

的關(guān)系類似于均勻載流圓柱體內(nèi)外r動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于S的變化引起回路中變化由于B的變化引起回路中變化非靜電力就是洛侖茲力，由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變化磁場(chǎng)在它周圍空間激發(fā)渦旋電場(chǎng)，非靜電力就是感生電場(chǎng)力，由感生電場(chǎng)力對(duì)電荷作功而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)結(jié)論其方向由決定其方向由沿的積分方向決定的來(lái)源非靜電力渦旋電場(chǎng)是渦旋場(chǎng)不能引入電位概念感生電場(chǎng)（渦旋電場(chǎng)）由靜止電荷產(chǎn)生由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生靜電場(chǎng)是發(fā)散場(chǎng)，電場(chǎng)線是“有頭有尾”的，渦旋電場(chǎng)是無(wú)散場(chǎng)，是一組閉合曲線靜電場(chǎng)（庫(kù)侖場(chǎng)）靜電場(chǎng)是位場(chǎng)（無(wú)旋場(chǎng)）可以引入電位概念起于正電荷而終于負(fù)電荷電場(chǎng)線是“無(wú)頭無(wú)尾”的大塊的金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，或處在變化的磁場(chǎng)中，金屬內(nèi)部也要產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬內(nèi)部自成閉合回路，稱為渦電流或渦流。鐵芯交流電源渦流線渦電流（渦流）渦電流的熱效應(yīng)利用渦電流進(jìn)行加熱的方法叫做感應(yīng)加熱。3、電磁阻尼利2、家用電磁灶微波爐工頻爐中頻爐高頻爐及特種合金1、冶煉難熔金屬減少渦流的途徑1、選擇高阻值材料（電機(jī)變壓器的鐵芯材料是硅鋼而非鐵）2、多片鐵芯組合弊增加能耗熱效應(yīng)過(guò)強(qiáng)--溫度過(guò)高----易破壞絕緣--造成事故應(yīng)減少渦流如變壓器鐵芯。一.自感現(xiàn)象反抗電流變化的能力(電慣性)§8.3自感互感磁場(chǎng)能量由于自己線路中的電流的變化而在自己的線路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。單位：H（亨利）由法拉第電磁感應(yīng)定律負(fù)號(hào)表示自感電動(dòng)勢(shì)將反抗回路電流的改變。即，當(dāng)電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原電流的方向相反；電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原電流的方向相同。例：求長(zhǎng)直螺線管的自感系數(shù)幾何條件如圖解：設(shè)通電流總長(zhǎng)總匝數(shù)幾何條件介質(zhì)二.互感因兩個(gè)載流線圈中電流變化而在對(duì)方線圈中激起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為互感應(yīng)現(xiàn)象。Φ12I2I1Φ21實(shí)驗(yàn)和理論都可以證明：Φ12I2I1Φ21因此將它們統(tǒng)一寫(xiě)成M，單位和L一樣，都是H?；ジ写螖?shù)的計(jì)算比較復(fù)雜，通常采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量的方式?；ジ邢禂?shù)若兩回路幾何形狀、尺寸及相對(duì)位置不變，周圍無(wú)鐵磁性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)指出：例：兩個(gè)自感系數(shù)分別為和的線圈，互感系數(shù)