理学第八章电磁感应电磁场PPT课件

《理学第八章电磁感应电磁场PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《理学第八章电磁感应电磁场PPT课件（40页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 一 理解电动势的概念. 二 掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律, 并会用于计算感应电动势的大小和判断感应电动势的指向. 三 理解动生电动势, 能计算简单情况中的动生电动势. 四 了解感生电动势和动生电动势的概念.第1页/共40页8-1 电磁感应的基本定律学习要点学习要点1. 领会电源领会电源电动势电动势的定义及其物理意义，弄清电动势的定义及其物理意义，弄清电动势指向的规定指向的规定.2. 什么是法拉第电磁感应定律及其数学表达式什么是法拉第电磁感应定律及其数学表达式.3. 领会楞次定律及其物理实质，注意应用领会楞次定律及其物理实质，注意应用楞次定律判楞次定律判断感应电动势指向的方法断感应电动势指

2、向的方法.第2页/共40页8-1 电磁感应的基本定律一 电动势二 电磁感应现象三 电磁感应定律四 楞次定律五 实例分析第3页/共40页一 电源 电动势第4页/共40页 将其它形式的能量转变为电能的装置. . 描写电源将其它形式能量转变成电能的能力. .l dEki 非静电力在电源内部从负极到正极移动单位正电荷所作的功. .1 电源2 电动势3 电动势的定义第5页/共40页 电动势的定义：单位正电荷绕闭合回路运动一周，非静电力所做的功.E+-RIqlEqqWlkd 电动势+kE第6页/共40页 电源的电动势 和内阻 iR*正极负极电源+_iRlElEkkdd内外0d 外lEk电源电动势大小等于将

3、单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功.lElEklkdd内电源电动势第7页/共40页二 电磁感应现象第8页/共40页 当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势,且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.三 法拉第电磁感应定律第9页/共40页u 闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 N磁通匝数（磁链）tddtdd国际单位制韦伯伏特当线圈有 N 匝时tNdd第10页/共40页)()d(dttt 感应电动势的方向tdd第11页/共40页NSBv四 楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变化

4、或线圈变形等）.Ftdd第12页/共40页用楞次定律判断感应电流方向的步骤: : 首先确定引起感应电流的磁场的方向 判断回路中f 是增加还是减少； 由楞次定律确定 B B感 方向； 由右手定则判定 I感 方向。 (I感和B B感成右手螺旋关系) 第13页/共40页NBSvNSBv用楞次定律判断感应电流方向II第14页/共40页RNooiBne 例1 在匀强磁场中, 置有面积为 S 的可绕 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.第15页/共40页已知 , , NS求E解设 时,0tBne与 同向 , 则ttNBSNfcostNBStsindd令NBSmts

5、inm则R RNooiBne第16页/共40页tIRisinmERImmE 在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电流是时间的正弦函数 . 这种电流称交流电.tsinmEE tIisinm第17页/共40页 长江三峡水电站的大坝坝顶总长3035m，坝顶高程185m，正常蓄水位175m，总库容 ，共装26台单机容量为70万kw的发电机组.83393 10 m第18页/共40页 例2 如图是电子计算机内作为存储元件的环形磁芯，磁芯是用矩形磁滞回线的铁氧体材料制成的. 环形磁芯上绕有两个截面积均为 S 4.5102 mm2 的线圈 a1 和 a2 . 当线圈 a1 中有脉冲电流 i 通过时，在 t 0.

6、45106 s 的时间内，磁芯内的磁感强度由 +B 转为 B. 设 B 0.17 T，线圈 a2 的匝数 N 2. 求磁芯内的磁感强度翻转过程中，线圈 a2 中产生的感应电动势为多少？ta1ia2iE第19页/共40页解:2NBS26.8 10 V68mVa1ia2iEtNBSt2 已知： S 4.5102 mm2， t 0.45106 s ， B 0.17 T， N 2.第20页/共40页学习要点学习要点1. 什么叫动生电动势什么叫动生电动势? 什么叫感生电动势什么叫感生电动势?2. 知道动生电动势产生的原因和数学表达式知道动生电动势产生的原因和数学表达式.第21页/共40页引起磁通量变化的

7、原因 1）稳恒磁场中的导体运动 , 或者回路面积变化、取向变化等 动生电动势 2）导体不动，磁场变化 感生电动势 电动势+-kEIlEdkllEdk 闭合电路的电动势 kE: 非静电的电场强度.第22页/共40页+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + vBOP设杆长为 l一 动生电动势动生电动势的非静电力场来源 洛伦兹力-mF- -+BeFv)(mBeFEvmkOPlBd)(vOPlEdkBllBlvv0dpoiE第23页/共40页解lBdvLllB0dLlB0dv221LBlBd)(di vE

8、 例1 一长为 的铜棒在磁感强度为 的均匀磁场中, 以角速度 在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动，求铜棒两端的感应电动势. LB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +oPB（点 P 的电势高于点 O 的电势） 方向 O Pivld第24页/共40页 例2 一导线矩形框的平面与磁感强度为 的均匀磁场相垂直.在此矩形框上,有一质量为 长为 的可移动的细导体棒 ; 矩形框还接有一个电阻 ,其值较之导线的电阻值要大得很多. 若开始时, 细导体棒以速度 沿如图所示的矩形框运动, 试求棒的速率随时间变化

9、的函数关系. mlBMNR0v解 如图建立坐标棒所受安培力Rv22lBIBlF方向沿 轴反向oxF+lRBvoxMNvBl棒中 且由MNI第25页/共40页Rv22lBIBlF方向沿 轴反向ox棒的运动方程为Rvv22ddlBtm则ttlB022ddmRvvvv0计算得棒的速率随时间变化的函数关系为tlB)(22emR0vvF+lRBvoxMNI第26页/共40页二 感生电动势 产生感生电动势的非静电场 感生电场 麦克斯韦尔假设 变化的磁场在其周围空间激发一种电场,这个电场叫感生电场 .kE闭合回路中的感生电动势tlELdddkSsBdSLsBtlEddddkSLstBlEddddk第27页/

10、共40页0dddktlEL 感生电场是非保守场 和 均对电荷有力的作用.kE静E感生电场和静电场的对比0d LlE静 静电场是保守场 静电场由电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生 .第28页/共40页 例3 如图所示，有一半径为 r ，电阻为 R 的细圆环，放在与圆环所围的平面相垂直的均匀磁场中. 设磁场的磁感强度随时间变化，且 常量. 求圆环上的感应电流的值.ddBt r( )B t解2dddddSBBSrttSLstBlEddddktBRrRIidd2E第29页/共40页第八章 电磁感应 电磁场 内 容 提 要第30页/共40页1. 法拉第电磁感应定律一 电磁感应的基本定律tdd2. 楞次

11、定律二 动生电动势和感生电动势（按产生原因分类）1. 动生电动势i() dlBlEv2. 感生电动势SLstBlEddddkiE 由变化的磁场可以激发感生电场 ，它是有旋场，注意与静电场的区别.kE第31页/共40页例1 若用条形磁铁竖直插入木质圆环，则环中 （A）产生感应电动势，也产生感应电流 （B）产生感应电动势，不产生感应电流 （C）不产生感应电动势，也不产生感应电流 （D）不产生感应电动势，产生感应电流本 章 典 型 实 例 讨 论第32页/共40页B例2 均匀磁场如图垂直纸面向里. 在垂直磁场的平面内有一个边长为 l 的正方形金属细线框，在周长固定的条件下，正方形变为一个圆，则图形回

12、路中感应电流方向为 （A）顺时针 （B）逆时针 （C）无电流 （D）无法判定第33页/共40页例3 一个圆形环，它的一半放在一分布在方形区域的匀强磁场中，另一半位于磁场之外，如图所示，磁场的方向垂直向纸内，欲使圆环中产生逆时针方向的感应电流，应使 （A）圆环向右平移 （B）圆环向上平移 （C）圆环向左平移 （D）磁场强度变弱B第34页/共40页例 4 无限长通电导线与一矩形线框共面（尺寸如图），电流 ，求线框的感应电动势.tIIsin0 xoxdtIIsin0dab解 应用电磁感应定律tdd先求出)(t xIB20SBddBxbxId20 xBb d第35页/共40页xbxIxBbd2dd0d

13、adxbxId20ddaIbln20ddatbIln2sin00ddatbItln2cos00ddxoxdtIIsin0dabB第36页/共40页 例6 一长为 的铜棒在磁感强度为 的均匀磁场中以角速度 在与磁场方向垂直的平面上绕 O 点旋转.已知 求铜棒两端的感应电动势 ., lCO lOD2l 3B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*OCDB22lB等效电路CD*OC 点电势高于 D 点电势vldvldliOCrBr0d223lBiCD22lBiOD同理iODiOCiCD解第37页/共40页 解：连接 MN形成一半圆闭合回路 xIB200ddtif总 例7 已知半圆导线与长直电流共面（ 如 图），半圆以匀速 沿直导线方向向上运动，求动生电动势 .viNMiMCNi总iMNiNMiMCNxo*bMNCv+BIoavldMNOC第38页/共40页babaIln20v问：M、N 两端，何处电势高？xIB20babaIiMCNln20vxxIbabaiMNd20vlBlBidd)(dvvxo*bMNCv+BIoavld第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页