第十章变化的磁场和变化的电场 法拉第( Michael Faraday, 1791-1867),伟大的英国物理 学家和化学家.他是电磁理论的 创始人之一,于1831年发现电磁 感应现象,后又相继发现电解定 律,物质的抗磁性和顺磁性,以 及光的偏振面在磁场中的旋转 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 1 第十章 变化的磁场和变化的电场 法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），伟大的英国物理 学家和化学家. 他是电磁理论的 创始人之一，于1831年发现电磁 感应现象，后又相继发现电解定 律，物质的抗磁性和顺磁性，以 及光的偏振面在磁场中的旋转
第十章变化的磁场和变化的电场 §10电磁感应的基本规律 5102感应电动势 510.3自感和互感 5104磁场能量 5105麦克斯韦电磁理论简介 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 2 第十章 变化的磁场和变化的电场 §10.1 电磁感应的基本规律 §10.2 感应电动势 §10.3 自感和互感 §10.4 磁场能量 §10.5 麦克斯韦电磁理论简介
电动势的概念 定义:将单位正电荷从负极厂A:A B 经过电源内部搬到正极,非 静电力所作的功。 q K 表征了电源非静电力作功本领的大小 ●反映电源将其它形式的能量转化为电能 本领的大小 单位正电荷所受静电力 非静电性场强E=Fq UAB -ua-uB Fdl=4小Bk En·dlSI:JC=V B 对闭合电路=Edl 正方向:负极、内部 正极 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 3 电动势的概念 A B AB A B u u u = − I 电源 FK 将单位正电荷从负极 经过电源内部搬到正极，非 静电力所作的功。 定义： AK q = 表征了电源非静电力作功本领的大小 非静电性场强 / E F q K K = d A K K B A F l = d A K B = q E l d A K B = E l • • 对闭合电路 d E l K = 反映电源将其它形式的能量转化为电 能 本领的大小 SI：J/C=V 正方向：负极 正极 内部 E 单位正电荷所受非静电力
§101电磁感应的基本规律 电磁感应现象 法拉第的实验: ●磁铁与线圈有相对运动,线圈中产生电流 一线圈电流变化,在附近其它线圈中产生电流S 电磁感应实验的结论 I(t 当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化时, 回路中就出现感应电流电磁感应现象 ①=「B.dS=「 Bcos e ds B、S、日变■Φ变产生电磁感应 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 4 §10.1 电磁感应的基本规律 一、电磁感应现象 法拉第的实验： 磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流 N S 一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流 电磁感应实验的结论 当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化时， 回路中就出现感应电流——电磁感应现象 Φ = B Sd = B S cos d v B、S、θ 变 Φ 变 产生电磁感应 I t( ) I ' I ' • •
二、法拉第定律 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时, 回路中产生感应电动势,它的大小与穿过6 dΦ 回路的磁通量变化率成正比。即 dt 讨论 1.负号的意义:在一定正方向规定下,指出e的方向。 ①>0 d④ d④ dt dt 0 g>0 nS 变化的磁场和变化的电场 5
变化的磁场和变化的电场 5 二、法拉第定律 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时， 回路中产生感应电动势，它的大小与穿过 回路的磁通量变化率成正比。即： i = − d dt 1. 负号的意义： d 0 d Φ t n n d 0 d Φ t S N S Φ 0 Φ 0 0 i 0 i 讨论 在一定正方向规定下，指出εi的方向。 i L L i N v v
2.若回路是N匝密绕线圈E=-N dg d(npp) dy dt dt dt =NΦ磁通链数,即线圈总的磁通量 3.若闭合回路中电阻为R dφd r Rdt d 4测感应电量qdq1=ldt=-d R 若4内,回路包围的磁通量的增量为Φ2-Φ1则 通过回路截面的感应电量 ∫1d=-k d=(-2) R 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 6 2. 若回路是 N 匝密绕线圈 d d Φ N t = − d( ) d NΦ t = − d d Ψ t = − 3. 若闭合回路中电阻为R d d i i Φ I R R t = = − d d qi t = 4. 测感应电量qi 2 1 d t i i t q I t = 2 1 1 d Φ Φ Φ R = − ( ) 1 2 1 Φ Φ R = − Ψ = N —— 磁通链数，即线圈总的磁通量。 d d i i q I t = 1 dΦ R = − 若△t内，回路包围的磁通量的增量为Φ2－Φ1，则 通过回路截面的感应电量：
三、楞次定律 闭合回路中感应电流有确定的方向,它所产生的磁 场总是阻碍(反抗)回路中原来磁通量的变化。 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的体现 >感应电流的效果总是反抗引 起感应电流的原因。 ×××n×× 机械能 焦耳热 ×××× 维持滑杆运动必须外加一力, ××× 此过程为外力克服安培力做 功转化为焦耳热 ××××× 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 7 三、楞次定律 闭合回路中感应电流有确定的方向，它所产生的磁 场总是阻碍(反抗)回路中原来磁通量的变化。 ➢ 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的体现。 v i I 维持滑杆运动必须外加一力， 此过程为外力克服安培力做 功转化为焦耳热. 机械能 焦耳热 Fm × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B ➢ 感应电流的效果总是反抗引 起感应电流的原因
5102感应电动势 引起磁通量变化的原因 第一类 第二类 ×××××× ××××y B 1)磁场变化,导体不动 →感生电动势 2)磁场恒定,回路或其一部分运动 动生电动势 3)磁场变化,回路或其一部分运动 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 8 2）磁场恒定，回路或其一部分运动 §10.2 感应电动势 引起磁通量变化的原因 1）磁场变化，导体不动 G 第一类 ×××××××× ×××××××× ×××××××× B 第二类 感生电动势 动生电动势 3）磁场变化，回路或其一部分运动
动生电动势 d④ B dx Bl Blu (由a到b) 1.产生的原因: a x f=-e(×B) 非静电力F 非静电场EK B 2.动生电动势 非静电力作 E·d/=[(xB),d7 功的位移元 变化的磁场和变化的电场
变化的磁场和变化的电场 9 一、动生电动势 B l v f （由a到b） f e v B = − ( ) 产生的原因： —— 非静电力 FK −e d d i Φ t = − 1. d d x Bl t = − o x = −Bl 非静电场 K K F E e = − = v B 动生电动势 d i K E l + − = ( ) d + − = v B l 2. 非静电力作 功的位移元 a b L
讨论 B 1)注意矢量之间的关系 v×B=0 0 1,x≠0(年×B),d=0 B (2)对于运动导线回路,电动势存在于整个回路 E1=中×B)·dl c/at(电磁感应定律) 变化的磁场和变化的电场 10
变化的磁场和变化的电场 10 讨论 (1) 注意矢量之间的关系 v B dl v B (2) 对于运动导线回路，电动势存在于整个回路 0 i = v B = 0 v B 0 ( ) d 0 v B l = = ( ) d i L v B l dl = −dΦ dt / (电磁感应定律)