主要内容 电磁感应的基本定律 2.动生电动势和感生电动势 3.自感与互感 4.涡电流 5.自感磁能与互感磁能
主要内容 1. 电磁感应的基本定律 2. 动生电动势和感生电动势 3. 自感与互感 4. 涡电流 5. 自感磁能与互感磁能
5.1.1电磁感应现象 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了 电与磁互相联系和转化的重要方面。1820年奥斯特的发 现第一次揭示了电流能够产生磁从而开辟了一个全新的 研究领域。1822-1831年英国物理学家法拉第进行多次实 验和研究在1831年发现电磁感应定律。 结论:不管什么原因使穿过闭合导体回路所包围面积 内的磁通量发生变化(增加或减少),回路中都会出现电 流,这种电流称为感应电流。在磁通量增加和减少的两种 情况下,回路中感应电流的流向相反。感应电流的大小则 取决于穿过回路中的磁通量变化快慢。变化越快,感应电 流越大;反之,就越小
5.1.1 电磁感应现象 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了 电与磁互相联系和转化的重要方面。1820年,奥斯特的发 现第一次揭示了电流能够产生磁,从而开辟了一个全新的 研究领域。1822-1831年英国物理学家法拉第进行多次实 验和研究在1831年发现电磁感应定律。 结论:不管什么原因使穿过闭合导体回路所包围面积 内的磁通量发生变化(增加或减少),回路中都会出现电 流,这种电流称为感应电流。在磁通量增加和减少的两种 情况下,回路中感应电流的流向相反。感应电流的大小则 取决于穿过回路中的磁通量变化快慢。变化越快,感应电 流越大;反之,就越小
5.1.2法拉第定律 表述:当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,不 论这种变化是什么原因引起的,回路中都会建立 起感应电动势,且此感应电动势正比于磁通量 对时间变化率的负值。 数学表达式:当采用国际单位制时,比例系数为1,数学 表达式为:6=-四/t 注意:(1)“一”号反映感应电动势的方向与磁通量变化 之间的关系:即选定回路L的绕行方向, 规定:与绕行方向成右手螺旋关系的磁通量 正,反之为负。 (2)如果回路由N匝密绕线圈组成,则通过线圈 的磁通用磁链表示:V=Nd
5.1.2 法拉第定律 表述:当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,不 论这种变化是什么原因引起的,回路中都会建 立 起感应电动势,且此感应电动势正比于磁通量 对时间变化率的负值。 数学表达式:当采用国际单位制时,比例系数为 1,数学 表达式为: 注意:(1)“—”号反映感应电动势的方向与磁通量变化 之间的关系: 即选定回路 L 的绕行方向, 规定:与绕行方向成右手螺旋关系的磁通量 正,反之为负。 (2)如果回路由N匝密绕线圈组成,则通过线圈 的磁通用磁链表示: d dt i = − / = N
则感应电流和感应电量: (1)感应电流:回路中的总电阻为R, 则回路中的感应电流为:,1c r dt (2)感应电量:在4→12时间内,通过回 路截面的感应电量为 (Φ;1-①2) R 感应电量仅与回路磁通量的变化量有关, 而与磁通量变化的快慢无关;
则感应电流和感应电量: (1)感应电流: 回路中的总电阻为R, 则回路中的感应电流为: (2)感应电量: 在 时间内,通过回 路截面的感应电量为: , 感应电量仅与回路磁通量的变化量有关, 而与磁通量变化的快慢无关; dt d R I l = − 1 1 2 t →t ( ) 1 = 1 − 2 R q
5.1.3楞次定律 两种表述: 1.闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激 发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化 2.感应电流的效果,总是反抗引起感应电流的原 因 应用: 判断感应电动势的方向;楞次定律实际上是能量 守恒定律的一种表现
5.1.3 楞次定律 两种表述: 1. 闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激 发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化 2. 感应电流的效果,总是反抗引起感应电流的原 因 应用: 判断感应电动势的方向;楞次定律实际上是能量 守恒定律的一种表现
用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)判断穿过闭合回路的磁通沿什么方向 发生什么变化(增加或减少); (2)根据楞次定律来确定感应电流所激发的 磁场沿什么方向(与原来的磁场反向还是同 向); (3)根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁 场方向确定感应电流的方向
用楞次定律判断感应电流方向的步骤: (1)判断穿过闭合回路的磁通沿什么方向, 发 生 什 么 变 化 ( 增 加 或 减 少 ) ; (2)根据楞次定律来确定感应电流所激发的 磁场沿什么方向(与原来的磁场反向还是同 向); (3)根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁 场方向确定感应电流的方向
例1(交流发电机的原理)均匀磁场中置有面积为 S的可绕O0轴转动的N匝线圈。若线圈以角 速度作匀速转动求线圈中的感应电动势。 解:时刻,线圈外法线方向于磁感强度的夹角 为O 穿过线圈的磁通匝链为 yp= NBS cos 0= dbs cos at 线圈中的感应电动势为: Ei=--= NBSasin at=8m sIn a
例1 (交流发电机的原理)均匀磁场中,置有面积为 S的可绕OO’轴转动的N匝线圈。若线圈以角 速度作匀速转动,求线圈中的感应电动势。 解: t时刻,线圈外法线方向于磁感强度的夹角 为 , 穿过线圈的磁通匝链为: 线圈中的感应电动势为: =t = NBS cos = NBS cost i NBSsin t m sin dt d = = = −
§5.2动生电动势和感生电动势 根据法拉第电磁感应定律:只要穿过回路的 磁通量发生了变化,在回路中就会有感应电动势 产生。而实际上,引起磁通量变化的原因不外乎 两条:其一是回路相对于磁场有运动;其二是回 路在磁场中虽无相对运动,但是磁场在空间的分 布是随时间变化的,我们将前一原因产生的感应 电动势称为动生电动势,而后一原因产生的感应 电动势称为感生电动势
§5.2 动生电动势和感生电动势 根据法拉第电磁感应定律:只要穿过回路的 磁通量发生了变化,在回路中就会有感应电动势 产生。而实际上,引起磁通量变化的原因不外乎 两条:其一是回路相对于磁场有运动;其二是回 路在磁场中虽无相对运动,但是磁场在空间的分 布是随时间变化的,我们将前一原因产生的感应 电动势称为动生电动势,而后一原因产生的感应 电动势称为感生电动势