第13章 電磁感應(yīng)(songzhen)-01

第十三章電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)第十三章電磁感應(yīng)（總結(jié)）電動(dòng)勢(shì)方向的判斷：在電源內(nèi)部由低電勢(shì)指向高電勢(shì)。法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)①動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)②感生電動(dòng)勢(shì)③

自感電動(dòng)勢(shì)④

互感電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象的必要條件：通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。需要強(qiáng)調(diào)的是不是磁通量本身，而是磁通量的變化率才是電磁感應(yīng)的原因。（2）如果回路是N匝密繞線圈組成：討論磁通量的變化率GG閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流具有確定的方向，它總是用本身在該回路中產(chǎn)生的磁通量，去補(bǔ)償或者反抗引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。三、楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的楞次定律：楞次定律的實(shí)質(zhì)：是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的表現(xiàn)形式。(A)線圈中無感應(yīng)電流。(B)線圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針方向。(C)線圈中感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向。(D)線圈中感應(yīng)電流方向不確定。兩根無限長平行直導(dǎo)線載有大小相等方向相反的電流I，并各以dI/dt的變化率增長，一矩形線圈位于導(dǎo)線平面內(nèi)(如圖)，則：II例題兩導(dǎo)線在矩形線圈區(qū)域的磁場(chǎng)方向相反線圈區(qū)域合磁場(chǎng)方向朝外且逐漸增大感應(yīng)電流為順時(shí)針方向楞次定律線圈區(qū)域的磁通量增加如圖所示，在一長直導(dǎo)線L中通有電流I，ABCD為一矩形線圈，它與L皆在紙面內(nèi)，且AB邊與L平行

（2）矩形線圈繞AD邊旋轉(zhuǎn)，當(dāng)BC邊己離開紙面正向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)椋?）矩形線圈在紙面內(nèi)向右移動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)锳DCBA繞向ADCBA繞向例題ILABDC思路：（1）線圈向右移動(dòng)時(shí)，線圈中磁通量減少。（2）線圈繞AD邊旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中磁通量減少。ADCBAADCBA解：無限長直導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布為例題一無限長直導(dǎo)線中通有電流，式中I表示瞬時(shí)電流，

和都是常量。在長直導(dǎo)線旁平行放置一矩形線圈，線圈面積與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，如圖所示。求任一瞬時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。由法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也是周期變化的

電磁感應(yīng)定律告訴我們：只要穿過回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化，回路中就要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。一類是磁場(chǎng)保持不變，導(dǎo)體回路或?qū)w在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（回路面積或趨向發(fā)生變化）另一類是導(dǎo)體回路不動(dòng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生變化由可知，使磁通量發(fā)生變化的方式有兩種：討論電動(dòng)勢(shì)的分類動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)如圖在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體AB以速度向右運(yùn)動(dòng)而在AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。設(shè)時(shí)間內(nèi)，AB邊運(yùn)動(dòng)距離，通過面積元的磁通量為由電磁感應(yīng)定律一、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)設(shè)t時(shí)刻AB邊的坐標(biāo)為x，取逆時(shí)針方向?yàn)锽ADCB回路的繞行正方向表示向外為正負(fù)號(hào)表示的方向和回路面的方向相反方向的判斷和確定討論在電源內(nèi)部，電動(dòng)勢(shì)方向是由低電勢(shì)指向高電勢(shì)。a

和b

端電勢(shì)高低，可根據(jù)載流子受洛侖茲力的方向來判斷。可根據(jù)ab

兩端電勢(shì)高低來判斷：ab--++動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法：ab長為L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)方向垂直的平面內(nèi)繞棒的一端O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，求棒中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：在銅棒上距O點(diǎn)為處取線元，其方向沿O指向A，其運(yùn)動(dòng)速度的大小為顯然、、相互垂直，所以上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為由此可得金屬棒上總電動(dòng)勢(shì)為因?yàn)?，所以的方向?yàn)锳

0，即O點(diǎn)電勢(shì)較高例題解：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)在導(dǎo)線ab上，在x處取線元dx由于表明電動(dòng)勢(shì)的方向由a指向b，b端電勢(shì)較高例題直導(dǎo)線ab以速率v沿平行于長直載流導(dǎo)線的方向運(yùn)動(dòng)，ab與直導(dǎo)線共面，如圖所示。直導(dǎo)線中的電流為I，導(dǎo)線ab長為L，a端到直導(dǎo)線的距離為d，求導(dǎo)線ab中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，并判斷哪端電勢(shì)較高。如圖所示，一根長為L的金屬細(xì)桿ab繞豎直軸以角速度在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在離細(xì)桿a端L/5處。若已知地磁場(chǎng)在豎直方向的分量為B。求ab兩端間的電勢(shì)差O1O2O1O2L/5oO1O2ab解：間的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：b點(diǎn)電勢(shì)高于O點(diǎn)間的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：a點(diǎn)電勢(shì)高于O點(diǎn)例題如圖所示，導(dǎo)體棒AB在均勻磁場(chǎng)B中繞通過C點(diǎn)的垂直于棒長且沿磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)（角速度與同方向),BC的長度為棒長的，則(A)A點(diǎn)比B點(diǎn)電勢(shì)高(B)A點(diǎn)與B點(diǎn)電勢(shì)相等(C)A點(diǎn)比B點(diǎn)電勢(shì)低(D)有穩(wěn)恒電流從A點(diǎn)流向B點(diǎn)CAB間的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：間的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：例題如圖所示，直角三角形金屬框架abc

放在均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)平行于ab邊，bc的長度為l。當(dāng)金屬框架繞ab邊以勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，abc

回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差以為例題abcl本節(jié)主要內(nèi)容§13-3感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)1理解感生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)3了解有旋電場(chǎng)的概念2掌握感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算一、感生電動(dòng)勢(shì)一個(gè)靜止的導(dǎo)體回路，當(dāng)它周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，穿過它的磁通量也會(huì)發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為感生電動(dòng)勢(shì)。麥克斯韋提出感生電場(chǎng)的假設(shè)：③感生電場(chǎng)施于電荷上的力就是引起感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力。①變化的磁場(chǎng)在其周圍會(huì)激發(fā)一種電場(chǎng)，稱為感生電場(chǎng)。②這種變化電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的，也稱渦旋電場(chǎng)，用表示。1.靜電場(chǎng)由靜止電荷激發(fā)；感生電場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)。3.靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)；感生電場(chǎng)不是保守場(chǎng)。共同點(diǎn)：靜電場(chǎng)、感生電場(chǎng)對(duì)電荷都有作用力。2.靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于正電荷，終于負(fù)電荷；感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的。變化的磁場(chǎng)總是在空間激發(fā)電場(chǎng)，與空間是否存在導(dǎo)體回路無關(guān)。在自然界中存在著兩種以不同方式激發(fā)的電場(chǎng)，所激發(fā)電場(chǎng)的性質(zhì)也截然不同。討論區(qū)別關(guān)于感生電場(chǎng)的進(jìn)一步分析和討論如圖所示，兩條平行長直導(dǎo)線和一個(gè)矩形導(dǎo)線框共面,且導(dǎo)線框的一個(gè)邊與長直導(dǎo)線平行，它到兩長直導(dǎo)線的距離分別為r1、r2。已知兩導(dǎo)線中電流都為，其中I0和為常數(shù)，t為時(shí)間。導(dǎo)線框長為a寬為b。求導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)abr1r2IoxI兩導(dǎo)線在x處產(chǎn)生的磁場(chǎng)為：選順時(shí)針方向?yàn)檎}(1)如i＝I0，求ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。ab兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高?如圖，長直導(dǎo)線中電流為i，矩形線框abcd與長直導(dǎo)線共面，且ad∥AB，dc邊固定，ab邊沿da及cb以速度無摩擦地勻速平動(dòng)。t＝0時(shí)，ab邊與cd邊重合。求：ABil0l1l2abcd解（1）建立坐標(biāo)，x處的磁場(chǎng)為沿ab方向x(2)如，求ab邊運(yùn)動(dòng)到位置時(shí)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)例題(2)以abcda為回路正方向，其中l(wèi)2＝vt本節(jié)主要內(nèi)容§13-4自感和互感1了解自感和互感的現(xiàn)象2會(huì)計(jì)算簡單的自感和互感由于回路中電流產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變化，而在自己回路中激發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。一、自感電動(dòng)勢(shì)自感合上開關(guān)K，燈泡慢慢變亮；打開開關(guān)K，燈泡慢慢變暗。只與回路的大小、形狀、匝數(shù)以及周圍磁介質(zhì)有關(guān)。

等于回路中的電流為單位電流時(shí)，穿過回路本身所圍面積的磁通量?；騆：自感系數(shù)或自感I1在I2

電流回路中所產(chǎn)生的磁通量I2在I1電流回路中所產(chǎn)生的磁通量二、互感電動(dòng)勢(shì)互感由一個(gè)回路中電流變化而在另一個(gè)回路中引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為互感電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)I1變化時(shí)，在回路2中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)為：當(dāng)I2變化時(shí)，在回路1中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)為：互感僅與兩個(gè)線圈形狀、大小、匝數(shù)、相對(duì)位置以及周圍的磁介質(zhì)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明：稱為互感系數(shù)或互感思考題（1）線框平行直導(dǎo)線移動(dòng)；（2）線框垂直于直導(dǎo)線移動(dòng)；（3）線框繞AB