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01法拉第電磁感應(yīng)定律02感應(yīng)電動勢目錄Contents01法拉第電磁感應(yīng)定律02感應(yīng)電動勢目錄Contents法拉第
(MichaelFaraday,1791-1867),偉大的英國物理學家和化學家。他創(chuàng)造性地提出場的思想,磁場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中的旋轉(zhuǎn)。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)的基本現(xiàn)象
與有無磁介質(zhì)、速度、電源極性有關(guān)與有無磁介質(zhì)、開關(guān)速度、電源極性有關(guān)
實驗表明:穿過線圈所包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時,在回路中產(chǎn)生的電流叫感生電流,此現(xiàn)象為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
將磁鐵插入非金屬環(huán)中,環(huán)內(nèi)有無感生電動勢?有無感應(yīng)電流?環(huán)內(nèi)將發(fā)生何種現(xiàn)象?有感生電動勢存在,有電場存在將引起介質(zhì)極化,而無感生電流。
二、法拉第電磁感應(yīng)定律電動勢方向:楞次定律
負號表示感應(yīng)電動勢總是反抗磁通的變化
磁通鏈數(shù):
若每匝磁通量相同
敘述:閉合回路中感應(yīng)電流的方向總是使得它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。感應(yīng)電流的效果,總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。這個原因包括引起磁通量變化的相對運動或回路的形變。三、楞次定律1834年楞次提出另一種判斷感應(yīng)電流的方法,再由感應(yīng)電流來判斷感應(yīng)電動勢的方向。
感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場力(安培力),將反抗外力。即可以說外力反抗磁場力做功,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱,這是符合能量守恒規(guī)律的。否則只需一點力開始使導線移動,若洛倫茲力不去阻撓它的運動,將有無限大的電能出現(xiàn),顯然,這不符合能量守恒定律!
在實際計算感應(yīng)電動勢時:
方向由楞次定律決定
令則解:
在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的線圈內(nèi)的感應(yīng)電流是時間的正弦函數(shù)。這種電流稱交流電。
解:
建坐標系如圖
交變的電動勢
01法拉第電磁感應(yīng)定律02感應(yīng)電動勢目錄Contents1)穩(wěn)恒磁場中的導體運動,或者回路面積變化、取向變化等2)導體不動,磁場變化電動勢閉合電路的總電動勢
+-
引起磁通量變化的原因:動生電動勢感生電動勢一、動生電動勢導體在磁場中運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫動生電動勢等于導線單位時間切割磁感應(yīng)線的條數(shù)動生電動勢可看成是由洛倫茲力引起的。非靜電場強
動生電動勢的計算兩種方法:①②
解:
+++++++++++++++++++++++++++++++++++
解:如圖建立坐標棒中++++++
且由
棒所受安培力
棒的運動方程為則計算得棒的速率隨時間變化的函數(shù)關(guān)系為++++++
解:可視為無數(shù)銅棒一端在圓心,另一端在圓周上,即為并聯(lián),因此其電動勢類似于一根銅棒繞其一端旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動勢。
解:
二、感生電動勢與感生電場穿過導體回路的磁通量發(fā)生變化時,在回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為感生電動勢。實驗發(fā)現(xiàn)這個感生電動勢的大小、方向與導體的種類和性質(zhì)無關(guān),僅由變化的磁場本身引起。Maxwell敏銳地感覺到感生電動勢的現(xiàn)象預示著有關(guān)電磁場的新的效應(yīng)。
渦旋電場、位移電流都是奠定電磁場存在的理論基礎(chǔ)。
渦旋電場(從電磁感應(yīng)定律尋求渦旋電場與變化磁場的關(guān)系)
*顯然,渦旋電場線是無頭無尾的閉合曲線,所以稱之為有旋電場。類似于磁感應(yīng)線。*渦旋電場永遠和磁感應(yīng)強度的變化連在一起。
*渦旋電場與靜電場相比相同處:對電荷都有作用力。若有導體存在都能形成電流不相同處:渦旋電場不是由電荷激發(fā),是由變化磁場激發(fā)。渦旋電場電場線不是有頭有尾,是閉合曲線。
解:
解:管內(nèi)
解:取面積方向向上,即取圓環(huán)的繞行方向為逆時針
負號表示電動勢和電流的方向為順時針。三、渦電流感應(yīng)電流不僅能在導電回路內(nèi)出現(xiàn),而
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