第八章 電磁感應(yīng) 電磁場(chǎng)

法拉第（MichaelFaraday,1791-1867），偉大的英國物理學(xué)家和化學(xué)家.他創(chuàng)造性地提出場(chǎng)的思想，磁場(chǎng)這一名稱是法拉第最早引入的.他是電磁理論的創(chuàng)始人之一，于1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，后又相繼發(fā)現(xiàn)電解定律，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，以及光的偏振面在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn).第八章電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)8-1電磁感應(yīng)的基本定律8-2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)第八章電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)教學(xué)基本要求

一理解電動(dòng)勢(shì)的概念.

二掌握法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律,并會(huì)用于計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的指向.

三理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),能計(jì)算簡單情況中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì).四了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念.8-1電磁感應(yīng)的基本定律學(xué)習(xí)要點(diǎn)領(lǐng)會(huì)電源電動(dòng)勢(shì)的定義及其物理意義，弄清電動(dòng)勢(shì)指向的規(guī)定.什么是法拉第電磁感應(yīng)定律及其數(shù)學(xué)表達(dá)式.領(lǐng)會(huì)楞次定律及其物理實(shí)質(zhì)，注意應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)指向的方法.8-1電磁感應(yīng)的基本定律

一電動(dòng)勢(shì)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象三電磁感應(yīng)定律四楞次定律五實(shí)例分析一電源電動(dòng)勢(shì)將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.描寫電源將其它形式能量轉(zhuǎn)變成電能的能力.

非靜電力在電源內(nèi)部從負(fù)極到正極移動(dòng)單位正電荷所作的功.1電源2電動(dòng)勢(shì)3電動(dòng)勢(shì)的定義電動(dòng)勢(shì)的定義：單位正電荷繞閉合回路運(yùn)動(dòng)一周，非靜電力所做的功.+++---電動(dòng)勢(shì)+電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

**正極負(fù)極電源+_電源電動(dòng)勢(shì)大小等于將單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移至正極時(shí)非靜電力所作的功.電源電動(dòng)勢(shì)二電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過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.三法拉第電磁感應(yīng)定律

閉合回路由

N

匝密繞線圈組成磁通匝數(shù)（磁鏈）國際單位制韋伯伏特當(dāng)線圈有N匝時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向NS四楞次定律閉合的導(dǎo)線回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使它自己所激發(fā)的磁場(chǎng)反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因（反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)變化或線圈變形等）.用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:

①首先確定引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向②判斷回路中f是增加還是減少；

由楞次定律確定B感方向；④由右手定則判定I感方向。

(I感和B感成右手螺旋關(guān)系)

NSNS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向

例1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).已知求解設(shè)時(shí),與同向,則令則在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈內(nèi)的感應(yīng)電流是時(shí)間的正弦函數(shù).這種電流稱交流電.長江三峽水電站的大壩壩頂總長3035m，壩頂高程185m，正常蓄水位175m，總庫容，共裝26臺(tái)單機(jī)容量為70萬kw的發(fā)電機(jī)組.

例2如圖是電子計(jì)算機(jī)內(nèi)作為存儲(chǔ)元件的環(huán)形磁芯，磁芯是用矩形磁滯回線的鐵氧體材料制成的.環(huán)形磁芯上繞有兩個(gè)截面積均為S

4.5102mm2的線圈a1和a2.當(dāng)線圈a1中有脈沖電流i通過時(shí)，在t0.45106s的時(shí)間內(nèi)，磁芯內(nèi)的磁感強(qiáng)度由+B轉(zhuǎn)為

B.設(shè)B

0.17T，線圈a2的匝數(shù)N

2.求磁芯內(nèi)的磁感強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)過程中，線圈a2中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？a1ia2解:a1ia2已知：

S

4.5102mm2，t0.45106s，B

0.17T，N

2.8-2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)學(xué)習(xí)要點(diǎn)什么叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)?什么叫感生電動(dòng)勢(shì)?知道動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因和數(shù)學(xué)表達(dá)式.引起磁通量變化的原因

1）穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng),或者回路面積變化、取向變化等動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)2）導(dǎo)體不動(dòng)，磁場(chǎng)變化感生電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)+-I閉合電路的電動(dòng)勢(shì):非靜電的電場(chǎng)強(qiáng)度.+++++++++++++++++++++++++++++++++++OP設(shè)桿長為

一動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力場(chǎng)來源洛倫茲力---++po解例1一長為的銅棒在磁感強(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（點(diǎn)P的電勢(shì)高于點(diǎn)O的電勢(shì)）

方向O

P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.解如圖建立坐標(biāo)棒所受安培力方向沿軸反向++++++棒中且由方向沿軸反向棒的運(yùn)動(dòng)方程為則計(jì)算得棒的速率隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系為++++++二感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電場(chǎng)感生電場(chǎng)麥克斯韋爾假設(shè)變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng),這個(gè)電場(chǎng)叫感生電場(chǎng).閉合回路中的感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)是非保守場(chǎng)和均對(duì)電荷有力的作用.感生電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的對(duì)比靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)

靜電場(chǎng)由電荷產(chǎn)生；感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生.例3如圖所示，有一半徑為

r

，電阻為R的細(xì)圓環(huán)，放在與圓環(huán)所圍的平面相垂直的均勻磁場(chǎng)中.設(shè)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度隨時(shí)間變化，且常量.求圓環(huán)上的感應(yīng)電流的值.r解第八章電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)

內(nèi)容提要

1.法拉第電磁感應(yīng)定律一電磁感應(yīng)的基本定律2.楞次定律二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)（按產(chǎn)生原因分類）1.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)2.感生電動(dòng)勢(shì)由變化的磁場(chǎng)可以激發(fā)感生電場(chǎng)，它是有旋場(chǎng)，注意與靜電場(chǎng)的區(qū)別. 例1若用條形磁鐵豎直插入木質(zhì)圓環(huán)，則環(huán)中（A）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也產(chǎn)生感應(yīng)電流（B）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流（C）不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也不產(chǎn)生感應(yīng)電流（D）不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電流本章典型實(shí)例討論 例2均勻磁場(chǎng)如圖垂直紙面向里.在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)有一個(gè)邊長為l的正方形金屬細(xì)線框，在周長固定的條件下，正方形變?yōu)橐粋€(gè)圓，則圖形回路中感應(yīng)電流方向?yàn)椋ˋ）順時(shí)針

（B）逆時(shí)針（C）無電流（D）無法判定 例3一個(gè)圓形環(huán)，它的一半放在一分布在方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，另一半位于磁場(chǎng)之外，如圖所示，磁場(chǎng)的方向垂直向紙內(nèi)，欲使圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，應(yīng)使（A）圓環(huán)向右平移（B）圓環(huán)向上平移（C）圓環(huán)向左平移（D）磁場(chǎng)強(qiáng)度變?nèi)趵?/p>

4無限長通電導(dǎo)線與一矩形線框共面（尺寸如圖），電流，求線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).解應(yīng)用電磁感應(yīng)定律先求出

例6一長為的銅棒在磁感強(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O點(diǎn)旋轉(zhuǎn).已知求銅棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)........................................