8-1电磁感应基本定律

变化的电磁场第八章第一节电磁感应的基本定律一一电磁感应定律的发现二电磁感应现象三愣次定律四法拉第电磁感应定律•1820年,奥斯特发现了电流的磁效应,电流可以产生磁场,那么,磁场是否也能产生电流?•法拉弟的信念:各种自然力具有统一性.,深信磁产生电流一定会成功.从1822--1831年,经历了无数次的失败,终于发现了电磁感应定律.一电磁感应定律的发现§1.电磁感应定律/一、电磁感应定律的发现•1831年发表的关于电磁感应定律的第一篇论文,法拉弟总结了五种可以产生感应电流的情况:变化着的电流;变化着的磁场;运动着的恒定电流;运动着的磁铁;在磁场中运动着的导体.•1832年法拉弟发现：感应电流是由与导体性质无关的感应电动势(inductionelectromotiveforce)产生的;即使不形成闭合回路,不存在感应电流,但感应电动势仍然存在.并揭示了产生感应电动势的原因:通过回路的磁通量(磁力线根数)发生了变化.§1.电磁感应定律/一、电磁感应定律的发现•1834年,楞次总结出了判断感应电流方向的法则.•1845年,诺依曼借住安培的分析方法,从矢势的角度推出了电电磁感应定律的数学表达式.§1.电磁感应定律/一、电磁感应定律的发现K二电磁感应现象1.几个实验B变B变NS①②§1.电磁感应定律/二、电磁感应现象BBv③S变④θ变wn0cosBdSm§1.电磁感应定律/二、电磁感应现象BB感I感m0BI感m0B感1.感应电流方向的判断方法0dtdm0dtdm①.回路中m是增加还是减少；②.由楞次定律确定B感方向；回路内感应电流产生的磁场总是企图阻止或补偿回路中磁通量的变化。三楞次定律§1.电磁感应定律/三、楞次定律SB感方向:I感方向:顺时针例：应用楞次定律判断I感方向。①.②.BB感方向:I感方向:顺时针I感B感I感B感m,m,③.由右手定则判定I感方向。§1.电磁感应定律/二、楞次定律四法拉第电磁感应定律§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。1791年9月22日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。因家庭贫困仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当学徒。由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维的赏识，1813年3月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。1867年8月25日逝世。法拉第主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。在1831年发现了电磁感应定律。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律N匝回路中感应电动势：dtdkNmi在SI制中k=1dtdNmi1.法拉第电磁感应定律§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律或改写为：dtNdmi磁链:ψ=Nφmdtd磁链单位：韦伯（Wb）•感应电动势或非静电力方向问题•电动势和磁通量均是标量，它们的正负均相对于某一指定方向而言。因此在确定感应电动势方向时，先标定回路方向，然后定出回路所包围面积的法向n，由n和B夹角确定通过回路的磁通量φ的正负，再根据磁通量变化率的正负确定ε的正负,若ε为正,则与标定的回路方向一致.反之，则相反。说明：考虑到的方向，“”表示阻止或补偿的作用。i•具体分析:Φ0,B↑→Φ↑→dΦ/dt0,ε0Φ0,B↑→Φ↓→dΦ/dt0,ε0Φ0,B↓→Φ↓→dΦ/dt0,ε0Φ0,B↓→Φ↑→dΦ/dt0,ε02.感应电流、感应电量回路中的感应电流I感RIi感dtdRm1§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律感应电流dtdqI感感应电量21ttdtIq感dtdRIm1感211ttmdtdtdR211mmmdR感应电流与m随时间变化率有关。§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律五、应用法拉第电磁感应定律解题的方法1.确定回路中的磁感应强度B；smdSBdtdNmii2.由求回路中的磁通量m；3.由求出；)(121mmRq感应电量只与回路中磁通量的变化量有关，与磁通量变化的快慢无关。§1.电磁感应定律/五、法拉第电磁感应定律应用例1：长直螺线管绕有N匝线圈，通有电流CdtdI解：nIB0smdSBLdtdInSN0dtdNmiII且（常数）0，求感应电动势。SdtdBNdtdILSN02BSBS§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律应用ILabxdx例2：在通有电流为I=I0cosωt的长直载流导线旁，放置一矩形回路，如图所示，回路以速度v水平向右运动，求回路中的感应电动势。解：xIB20如图所示取一窄带dx，SBddmB∥n，1cosxovcosBdS§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律应用BdSdmmmdLdxxI20dxxILvtbvta120vtavtbILln20ILabxdxxov§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律应用dtdmivtavtbtLIln)sin([200wwvtavvtbvtwcosvtavtbtLIdtdln2cos00wvtavtbILmln20§1.电磁感应定律/四、法拉第电磁感应定律应用小结•法拉第电磁感应定律dtdNmi作业