一法拉电磁感应定律.ppt
一.法拉第电磁感应定律,1.基本电磁感应现象,2.电磁感应现象的产生条件,通过某一闭合回路的磁通量随时间发生变化，闭合回路产生电磁感应现象。,§11-1 电磁感应定律,第十一章 交变电磁场,一.法拉第电磁感应定律,1.基本电磁感应现象,2.电磁感应现象的产生条件,通过某一闭合回路的磁通量随时间发生变化，闭合回路产生电磁感应现象。,§11-1 电磁感应定律,第十一章 交变电磁场,3.法拉第电磁感应定律,不论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。,即：感应电动势,K为比例系数，在（SI）中K 取1。,若线圈密绕N 匝，则：,其中 叫磁通链。,式中的负号反映了感应电动势的方向。,感应电流：,二、楞次定律 (判断感应电流方向),感应电流的效果反抗引起感应电流的原因,磁通量变化,感应电流,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或补偿引起感应电流的磁通量的变化。,线圈内磁场变化,两类实验现象,感生电动势,动生电动势,都遵从电磁感应定律,导线或线圈在磁场中运动,§11-2 动生电动势与感生电动势,一. 电动势,电源,将单位正电荷从电源负极推向电源正极的过程中，非静电力所作的功。,.定义,.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,非静电力作功,.非静电性场强,单位正电荷所受的非静电力。,非静电性场强：,电场强度,静电场力,非静电力？,动生电动势,二.动生电动势,动生电动势是由于导体或导体回路在恒定磁场中运动而产生的电动势。,动生电动势的成因,导线内每个正电荷受到的洛仑兹力为:,它驱使正电荷沿导线由b 向a 移动。,由于洛仑兹力的作用使a 端出现过剩正电荷，b 端出现过剩负电荷。,洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因。,由电动势定义,运动导线ab产生的动生电动势为：,动生电动势的公式,非静电力,匀强磁场,+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +,解,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.,（点 P 的电势高于点 O 的电势）,三.感生电动势和感生电场,1.感生电动势,电磁感应,由于磁场发生变化而激发的电动势。,2.麦克斯韦假设：,感生电动势,感生电场力提供非静电力,变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，,+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +,由电动势的定义,感生电场与静电场对比,2.麦克斯韦假设：,感生电动势,感生电场力提供非静电力,变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，,+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +,由电动势的定义,感生电场与静电场对比,共面矩形线圈,解:,共面矩形线圈,解:,一.磁场能量,过程1.开关K选择a,灯由暗逐渐变亮,过程2.开关K选择b,灯由亮逐渐变暗,过程1：电源做功一部分转化为磁能存储，一部分转化为焦耳热,过程2：存储磁能转化为焦耳热,§11-3 磁场能量,磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量 wm,磁场能量,在静电场中：,能量密度,电场能量,在稳恒磁场中：,§11-4 麦克斯韦方程组 电磁波,一.电磁场的基本规律,静电场,稳恒磁场,变化的磁场产生感生电场,电场,对变化的电场是否产生磁场？,麦克斯韦位移电流假设：,变化的电场可以等效为一种电流位移电流Id ，因此变化的电场象传导电流一样能产生磁场。,磁场,静电场,稳恒磁场,电 场,磁 场,麦克斯韦方程组,对称美,二.电磁波,变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场。这样电场和磁场可以相互激发并以波的形式由近及远,以有限的速度在空间传播开去，就形成了电磁波。,平面电磁波示意图,2. 都在各自的平面内振动。,平面电磁波的性质,1.电磁波是横波, 相互垂直。,3. 是同相位的， 的方向在任意时刻都指向波的传播方向，即波速v的方向。,4.电磁波的传播速度为 ，即v只与媒质的介电常数和磁导率有关。,真空中,实验测得真空中光速,光波是一种电磁波。,返回,L自感系数，单位：亨利（H）,一.自感,由于回路自身电流、回路的形状、或回路周围的磁介质发生变化时，穿过该回路自身的磁通量随之改变，从而在回路中产生感应电动势的现象。,1.自感现象,§11-3 自感 磁场能量,2. 自感电动势,若回路几何形状、尺寸不变，周围介质的磁导率不变,L 的存在总是阻碍电流的变化，所以自感电动势是反抗电流的变化,而不是反抗电流本身。,若 则: ， 与I 方向相同；,若 则: ， 与I 方向相反。,考察在开关合上后的一段时间内，电路中的电流滋长过程：,由全电路欧姆定律,二.磁场能量,线圈存储的磁场能量,磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量 wm,螺线管特例：,任意磁场,
