《电工技术基础与技能》周绍敏 第六章 电磁感应.doc

《《电工技术基础与技能》周绍敏 第六章 电磁感应.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章　电磁感应教学重点：1.理解电磁感应现象，掌握产生电磁感应的条件及感应电流方向的判断。2.理解感应电动势的概念，掌握电磁感应定律及有关的计算。3.理解自感、互感现象及自感系数、互感系数的概念，了解自感现象和互感现象在实际中的应用。4.理解互感线圈的同名端概念，掌握互感线圈的串联。5.理解电感器的储能特性及在电路中能量的转化规律，了解磁场能量的计算。教学难点：1．用楞次定律判断感应电流和感应电动势方向。2．自感现象、互感现象及有关计算。第一节　电磁感应现象一、磁感应现象在发现了电流的磁效应后，人们自然想到：既然电能够产生磁，磁能否产生电呢？由实验可知，当闭合回路

2、中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。当穿过闭合线圈的磁通发生变化时，线圈中有电流产生。在一定条件下，由磁产生电的现象，称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。二、磁感应条件上述几个实验，其实质上是通过不同的方法改变了穿过闭合回路的磁通。因此，产生电磁感应的条件是：当穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。第二节　感应电流的方向一、右手定则当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应电流方向可用右手定则来判断。伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指的即为感应电

3、流的方向。二、楞次定律1．楞次定律通过实验发现：63当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加；当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少。因此，得出结论：当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场方向，总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律的内容。根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后根据安培定则，即可判断出线圈中的感应电流方向。2．判断步骤感应电流方向3．楞次定律符合能量守恒定律由于线圈中所产生的感

4、应电流磁场总是阻碍原磁通的变化，即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此要想保持它们的相对运动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功将其他形式的能转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产生的。三、右手定则与楞次定律的一致性右手定则和楞次定律都可用来判断感应电流的方向，两种方法本质是相同的，所得的结果也是一致的。右手定则适用于判断导体切割磁感线的情况，而楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。第三节　电磁感应定律一、感应电动势1．感应电动势电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体，就相当于

5、电源，如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。2．感应电动势的方向在电源内部，电流从电源负极流向正极，电动势的方向也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。3．感应电动势与电路是否闭合无关感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若外电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。二、电磁感应定律1．电磁感应定律的数学表达式63大量的实验表明：单匝线圈中产生

6、的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率DF/Dt成正比，即对于N匝线圈，有式中NF表示磁通与线圈匝数的乘积，称为磁链，用Y表示。即Y=NF于是对于N匝线圈，感应电动势为2．直导线在磁场中切割磁感线如图6-1所示，abcd是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面和磁场垂直，ab边可以在线圈平面上自由滑动。设ab长为l，匀速滑动的速度为v，在Dt时间内，由位置ab滑动到a¢b¢，利用电磁感应定律，ab中产生的感应电动势大小为图6-1导体切割磁感线产生的感应电动势即图6-2B与v不垂直时的感应电动势上式适用于的情况。如图6-2所示，设速度v和磁场B之

7、间有一夹角q。将速度v分解为两个互相垂直的分量v1、v2，v1=vcosq与B平行，不切割磁感线；v2=vsinq与B垂直，切割磁感线。因此，导线中产生的感应电动势为E=Blv2=Blvsinq上式表明，在磁场中，运动导线产生的感应电动势的大小与磁感应强度B、导线长度l、导线运动速度v以及运动方向与磁感线方向之间夹角的正弦sinq成正比。用右手定则可判断ab上感应电流的方向。若电路闭合，且电阻为R，则电路中的感应电流为三、说明1．利用公式计算感应电动势时，若v63为平均速度，则计算结果为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则计算结果为瞬时感应电动势。2．利用公式计算