大学物理电磁感应定律

第十章电磁感应10-1电磁感应定律1831年法拉弟电磁感应定律磁电1820年奥斯特实验电磁I第十章电磁感应10-1电磁感应定律法拉第简介（MichaelFaraday,1791-1867)法拉第于1791年出生在英国伦敦附近的一个小村里，父亲是铁匠，自幼家境贫寒，无钱上学读书。13岁时到一家书店里当报童，次年转为装订学徒工。在学徒工期间，法拉第除工作外，利用书店的条件，在业余时间贪婪地阅读了许多科学著作，例如《化学对话》、《大英百科全书》的《电学》条目等，这些著作开拓了他的视野，激发了他对科学的浓厚兴趣。1.生平第十章电磁感应10-1电磁感应定律1812年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实验室当助理研究员。这年底，作为助手和仆人，他随戴维到欧洲大陆考察漫游，结识了不少知名科学家，如安培、伏打等，这进一步扩大了他的眼界。1815年春回到伦敦后，在戴维的支持和指导下作了好多化学方面的研究工作。1821年开始担任实验室主任，一直到1865年。1824年，被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为皇家学院教授。1851年，曾被一致推选为英国皇家学会会长，但被他坚决推辞掉了。1867年8月25日，他坐在书房的椅子上安祥地离开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字和生死年月。第十章电磁感应10-1电磁感应定律2.主要工作1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的论文《关于磁针上的电碰撞的实验》。该文给了他很大的启发，使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究（中间曾因研究合金和光学玻璃等而中断过），在1831年，他终于发现了电磁感应现象。1833年，法拉第发现了电解定律，1837年发现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。1845年发现了磁光效应，后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。第十章电磁感应10-1电磁感应定律一电磁感应现象第十章电磁感应10-1电磁感应定律结论：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因导致的，回路中有电流产生。电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势。涡电流跳圈第十章电磁感应10-1电磁感应定律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.二电磁感应定律tΦkdd国际单位制1kΦ韦伯伏特第十章电磁感应10-1电磁感应定律tidd大小：tidd方向：由式中的负号（或楞次定律）判断。1.先选定回路正方向2.由此确定回路所包围面积的正法线方向3.若其方向沿回路正方向0n步骤：第十章电磁感应10-1电磁感应定律tΦdd)()d(dtΦttΦΦ感应电动势的方向0ddtΦNB0与回路取向相反0Φ（与回路成右螺旋）Bn选逆时针为正第十章电磁感应10-1电磁感应定律NB0ddtΦtΦdd0与回路取向相同0Φ（与回路成右螺旋）Bn选顺时针为正第十章电磁感应10-1电磁感应定律1）闭合回路由N匝密绕线圈组成NΦ磁通磁链2）若闭合回路的电阻为R，感应电流为tΦRRIdd1时间内，流过回路的电荷12ttt21dtttIq)(1d12121ΦΦRΦRΦΦtdd当线圈有N匝时tΦNdd第十章电磁感应10-1电磁感应定律（磁通计的设计原理在此。）)(121ΦΦRq表明q仅与磁通量的变化量成正比，而与磁通量的变化快慢无关主要用于对各种永磁体感应磁通值的测定，便于掌握磁钢或磁瓦的整体磁性能。第十章电磁感应10-1电磁感应定律的方向与的方向一致Bn0Φ当N极移近线圈时：0ddtΦ0感应电动势的方向与绕行方向相反。nSNBiiNS感应电流产生的磁场阻碍磁铁的运动，反抗原磁通量的变化。第十章电磁感应10-1电磁感应定律0Φ当N极远离线圈时：0ddtΦ0的方向与的方向一致Bn感应电动势的方向与绕行方向一致。SNBniSN感应电流产生的磁场阻碍磁铁的运动，反抗原磁通量的变化。第十章电磁感应10-1电磁感应定律NSBv三楞次定律FtΦdd法拉第定律中的“负号”是楞次定律的数学表示：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。第十章电磁感应10-1电磁感应定律感应电流的效果反抗引起感应电流的原因导线运动感应电流阻碍产生磁通量变化感应电流产生阻碍abvf第十章电磁感应10-1电磁感应定律NBSvNSBv用楞次定律判断感应电流方向II引起感应电流的原因：磁通量增加感应电流的效果：阻碍磁通量增加第十章电磁感应10-1电磁感应定律例：如图，在直导线中突然通以电流，则线圈如何运动？答案：向远处离去，但不转动。第十章电磁感应10-1电磁感应定律++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++B楞次定律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引起感应电流的磁通量的变化。viI维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热.机械能焦耳热F楞次定律的本质是能量守恒定律外F第十章电磁感应10-1电磁感应定律RN'ooωiBne例在匀强磁场中,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.四电磁感应定律的应用第十章电磁感应10-1电磁感应定律解设时,0t则t已知,,NS求tNBSNcostNBStsindd令NBSmtsinm则RRN'ooωiBnBn与同向第十章电磁感应10-1电磁感应定律tsinmtItRRisinsinmmRImm可见,在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电电流是时间的正弦函数.这种电流称交流电.RN'ooωiBne交流发电机的基本原理第十章电磁感应10-1电磁感应定律iabcd1l2lhxdx例:无限长直导线tsinii0共面矩形线圈abcd求:i已知:1l2lh解:2102lhhdxlxithlhlisinln22100dtdmithlhlicosln22100SdBm第十章电磁感应10-1电磁感应定律IVVV)(a)(b)(c)(d在无限长直载流导线旁有相同大小的四个矩形线圈，分别作如图所示的运动。判断回路中是否有感应电流。0000思考第十章电磁感应10-1电磁感应定律谢谢！放映结束感谢各位批评指导！让我们共同进步