物理学13.ppt

第十九章,电磁感应,静电场-静止电荷激发的电场,静磁场-稳恒电流激发的磁场,电磁场-,电流,磁场,!,早期的电流是直流电流，由电池产生的,1821年人们提出逆效应存在；1831年实现了磁生电。,演示19-1 电磁感应现象,?,19.1 感应电动势,19.1.1、电磁感应现象,当通过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中有电流产生，称为感应电流，这些现象称电磁感应现象。,总结：,感应电流的磁场总是阻碍闭合回路的磁通量的变化。,19.1.2、楞次定律,德国的物理学家，分析大量的电磁感应现象，总结出感应电流 的方向规则：,用楞次定律判断感应电流方向,19.1.3 电动势,全电路的欧姆定律,电源电动势 ，是 I = 0 时，电源两极之间的电压,演示19-2 电源电动势,下面研究电源，如图维持电路中的电流 I，在电源的内部需要 + q 不断地由B 运送至 A,电源的内部存在两种力： 静电力F 非静电力F',电流流动的实质是 + q 在F' 的作用下，克服 F 做功的过程。,正电荷 q 绕闭合回路一周时，静电力与非静电力做功 A,是保守场,即,定义：电源电动势,物理意义,电源电动势是单位正电荷绕闭合回路一周时非静电力所做的功。,电源电动势大小等于单位正电荷经电源内部从负极移至正极时非静电力所做的功。,物理意义,19.1.4 法拉第电磁感应定律,导体回路中的感应电动势，与回路中的磁通量对时间的变化率成正比。,在国际单位制中,伏特,韦伯,下面分几种情况讨论,规定回路的绕行方向,减弱,增强,减弱,设：导体回路的电阻R，则感应电流,时间内，通过导体回路的电量,由电流的定义：,N 匝线圈,通过一个线圈的磁通量,19.1.5 动生电动势,特例：匀强磁场 中，导线ab切割磁力线，如图,感应电动势的大小,ab段导线等效一直流源，电流由 a 至 b 电源内部电流由电势低端流向电势高端,微观解释-洛仑兹力(非静电力),导体内的电子随导线一起运动，运动速度,非静电力做功,电动势,当 均匀 相垂直时,19.1.6 感生电动势,S 不变、 不变,由电动势的定义,麦克斯韦把这种非静电场称为涡旋电场,即,与 的方向关系为右手螺旋反方向,静电场与涡旋电场的比较,对电荷都有力的作用,不同点,相同点,关于感应电动势和涡旋电场 Er 的说明,、 是对导体回路而言的,、 是普遍成立的,适用于导体、电介质、真空 有导体存在时， Er 对电荷作用产生 无导体存在时， Er 仍然存在，只是不产生,求：螺线管内外的涡旋电场,分析：由磁场分布对称性知， Er 也具有对称性， 在螺线管同心的圆周上， Er 处处相等,方向沿切线方向，且与 关系如图,时， Er 的大小,时,19.1.7 应用举例,1、交流发电机,不变，S 大小不变，N 匝线圈,改变,中国,2、电子感应加速器,利用涡旋电场对电子进行加速,增加时 如图,小型加速器 大型加速器,3、涡电流的利用,(1)、感应冶金炉(中频炉),炉体本身是一个大线圈，废钢铁内的涡电流使其本身发热而熔化,灵敏电流计； 光点检流计； .,(2)、阻尼摆,该特性广泛应用于各种仪表中,导体单摆，在磁场中摆动时，会形成涡电流，磁场对导体形成阻尼作用,例如：,多片迭合，减小面积 选择材料，增大电阻,(3)、有害的涡电流,变压器中的铁芯，涡电流大时会发热，造成能源浪费。,减小涡电流的两种办法：,闭合回路中的感应电流激发的磁场，总是阻碍闭合回路的磁通量的变化。,单位正电荷绕闭合回路一周时，非静电力所做的功,2、楞次定律,3、电动势,当通过闭合导体回路的磁通量发生改变时，回路中产生感应电流，称为电磁感应现象。,1、电磁感应现象,小 结,闭合回路中的感应电动势的大小与回路中的磁通量对时间的变化率成正比。,4、法拉第电磁感应定律,5、动生电动势,6、感生电动势,1、掌握法拉第电磁感应定律； 2、理解动生电动势的概念； 3、理解感生电动势的概念。,要 求:,例2：半径为 a 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为n ，通以交变电流 i = IM sint ，则围在管外的同轴圆形回路(半径为 r )上的感应电动势为_,