大学物理课件电磁感应.ppt

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1、第二十章电磁感应§1法拉第电磁感应规律§2动生电动势§3感生电动势和感生电场§4互感§5自感§6磁场的能量§1法拉第电磁感应规律一.电磁感应的基本现象B变NSKB变BS变Bθ变wn0θ规律：线圈中的B、面积S、两者的夹角θ变化都会使线圈中产生电流电磁感应现象：当通过一个闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不管这种变化是由于什么原因产生的，回路中就会有电流出现。感应电动势：由于回路的磁通量发生变化而引起的电动势。二.法拉第电磁感应定律感应电动势的大小为：对于由N匝组成的线圈（串联回路）则有——磁链（磁

2、通链数）每匝中穿过的磁通分别为：负号表示电动势的方向，由楞次定律决定。三.楞次定律“闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化”当磁通量增加时，感应电流的场与原磁场相反当磁通量减少时，感应电流的场与原磁场相同电动势方向的判定：磁通量的变化感应电流的磁场方向感应电流的方向电动势的方向楞次定律的本质就是能量守恒楞次定律的另一种表述：“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的场感应电动势的方向楞次定律

3、的数学表述Bvldx§2动生电动势由知：或变，都会出现电动势将感应电动势分为两种：动生电动势：磁场不变，导体运动或线圈形变感生电动势：磁场变化，导体不动一.动生电动势分析：罗仑兹力提供了电源内部的非静电力电子受力电动势只存在于运动导体中电源所需非静电性电场：Bvlab得电动势为：动生电动势：非闭合导体中也存在电动势电动势是感应电流的本质导体内的电场力与罗仑兹力相等时有：感应电流的方向即为电动势的方向（由低电压指向高电压）BωoLdrv例.一根长为L的铜棒，在均匀磁场B中转动，求铜棒两端的电

4、动势大小及方向解：O点电势高或由法拉第定律直接求解：Boθba由运动导体和不运动导体组成回路例题：一导线被弯成图示形状acb为半径是R的四分之三圆弧，直线段oa长为R，置于均匀磁场B中，导线以角速度ω在图面内绕o点匀速转动，求：此导线中的电动势。acboωIbaMN二.交流发电机原理设：线圈由N匝组成，线圈与磁场之间某时刻的夹角为θ令：50Hz，220v交流电§3感生电动势和感生电场导体回路中的磁场发生变化时，在回路中产生的感应电动势称为感生电动势.一.感生电动势动生电动势：非静电力罗仑兹力感生电

5、动势：非静电力？实验发现：感生电动势的大小、方向与导体的种类、性质及有无导体都无关，仅由变化的磁场本身引起。Maxwell：变化的磁场在其周围空间要激发一种电场。称为：感生电场或涡旋电场感生电动势：二.感生电场静电场：感生电场是无源的、有旋的——涡旋电场涡旋电场永远伴随磁感强度的变化而产生。感生电动势存在于整个导体回路中。涡旋电场的电场线是闭合的，与磁场线相似。例.无限长螺线管内B随时间变化，dB/dt=C(C>0),求：管内外感生电场的分布rL1.分析场的分布由对称性：L上Ei大小相等

6、；无源场：不会是径向L上有感生电动势：不会是轴向,否则电力线必为同心圆状，方向由楞次定律判断。2.场的计算内部：外部：E感E感oRBE感分布曲线E感rooRB三.电子感应加速器电子感应加速器是应用感生电场加速电子的装置电子在有旋电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，沿圆形轨道运动。只有在第一个四分之一周期内，电子才受到感生电场的加速，并且洛仑兹力的方向指向圆心。50Hz，四分之一周期（约5ms的时间）内，电子回旋数十万圈的持续加速，从而获得足够高的能量，并被引出加速器至靶室。核物理的研究、工业

7、探伤、医疗（癌症治疗等）。ProfessorDonaldKerstbuilttheworld’sfirstmagneticinductionacceleratorattheUniversityofIllinoisin1940TheFirstBetatron直径2km的美国费米国立加速器鸟瞰图北京正负电子对撞机的储存环四.涡电流（付科电流）大块金属放在交变磁场中或在磁场中运动，金属内部会出现感应电流，称为涡电流（涡流）。金属电阻小，电流会很大，金属发热——涡流热效应应用：高频感应加热、高频冶炼危害：铁

8、心发热——危及线圈绝缘、减少寿命，能量损耗解决办法——多层硅钢片，梳状结构，打孔等。涡流磁效应——电磁阻尼oo’+-电磁驱动:滑差电机结构1、电机2、气隙3、主轴4、励磁线圈5、磁极6、电枢BB感方向:I感方向:顺时针I感B感fm,感应电流方向的判定电源负载Ek电源外面——静电力做功。电源内部——非静电力做功。当非静电力等于静电力时，达到稳定电压——电源电动势ε。定义电源电动势：