[理化生]第10章電磁感應(yīng)(已修改)
2024-12-20 00:34 本頁(yè)面
【正文】 1 第 10章 電 磁 感 應(yīng) ? 167。 101 電磁感應(yīng)定律 ? 167。 102 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 感生電動(dòng)勢(shì) ? 167。 103 電子感應(yīng)加速器 渦電流 ? 167。 104 自感與互感 ? 167。 105 磁場(chǎng)能量 2 1820年， 奧斯特發(fā)現(xiàn) : 電流磁效應(yīng) 電 流 產(chǎn) 生 磁 場(chǎng) 對(duì)稱性 → 磁的電效應(yīng) ？ ? 法拉第 經(jīng)過(guò)十年不懈的探索， 1831年 , 發(fā)現(xiàn)了 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn) 生 電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步揭示了電與磁之間的相互聯(lián)系及轉(zhuǎn)化規(guī)律 . 麥克斯韋提出了“ 感生電場(chǎng) ”和“ 位移電流 ”兩個(gè)假說(shuō)，從而建立了完整的電磁場(chǎng)理論體系 ——麥克斯韋方程組 本章主要研究電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)的規(guī)律 3 Michael Faraday 4 167。 101 電磁感應(yīng)定律 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 5 共性： 線圈中磁通量發(fā)生改變 閉合回路 Φm變化，回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象稱 電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 其電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 2. 法拉第電磁感應(yīng)定律 導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比 . ?m dtdK m????① SI制中 K=1 ② 式中的負(fù)號(hào)反映了 楞次定律 ③若 N匝線圈 串聯(lián)： ，則 )(? ???jmji dtd?mt ??? dd ? ???jmjm磁通鏈 6 如果閉合回路為純電阻 R回路時(shí)，則 ?idtdRRImii???? 1?t1 ～ t2 時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線上任一截面的電量 ?? ?? 2121 1 tt itt i dtRdtIQ ?dtdtdR mmm ???? ? ??211)(1 12 mmR ?????? 測(cè) Q 可以得到 ??m這就是 磁通計(jì)的原理 。 7 G 設(shè)回路有 N 匝線圈 NS Bm ??(1) 當(dāng) 線圈 中磁場(chǎng)由 0→ B時(shí) ,不考慮 Q的正負(fù) ,則 N S BRQ 1?QNSRB ??(2) 若將開(kāi)關(guān)倒向， B? B， 次級(jí)回路 中。 )( NSBNSBRQ ?? 1QNSRB 2??8 二 .楞次定律 1833年，楞次總結(jié)出： 閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止或補(bǔ)償引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 . 9 磁通量變化 產(chǎn)生 感應(yīng)電流 阻礙 ? ??? ?? ??? ?? ??? ?? ??? ?ab??導(dǎo)線運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生 感應(yīng)電流 阻礙 f? 楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向 約定 : ①選定回路的繞行 (積分 )方向 (正方向 ) ② 回路的繞行 (積分 )方向與回路為邊界的面積法向成 右手螺旋 . 10 ③當(dāng)計(jì)算得 ε0表明 其方向與繞行方向 相同。 ε0表明 其方向與繞行方向相反。 繞行方向 n 0?? m 0??dtd m? 0???? dtd m?繞行方向 n 0?? m 0??dtd m? 0???? dtd m?11 繞行方向 n 0?? m 0??dtd m? 0???? dtd m?繞行方向 n 0?? m 0??dtd m? 0???? dtd m?使用 意味著約定！ dtd m????12 r1 r2 a b 解：在如圖坐標(biāo) x處的磁場(chǎng)為 0 x x )11(2210rrxxIB???? ??選順時(shí)針?lè)较驗(yàn)榫€框回路正方向 則 ?? B dS? ?? ??????brrbrr rrxxaxxaI 1111 210 ddπ2?)l n (222110rbrrbrIa ??????例：如圖所示，兩條平行長(zhǎng)直導(dǎo)線和一個(gè)矩形導(dǎo)線框共面．已知兩導(dǎo)線中電流都為 I=I0sin? t ， r1, r2 , I0, ?為常數(shù)， t為時(shí)間．導(dǎo)線框長(zhǎng)為 a寬為 b，求導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． 13 tddΦ???tIrrbrbradd]))((l n [2 21210 ??????trr brbraI ??? c os]))((l n [2212100 ?????14 例 : 用簡(jiǎn)單例子說(shuō)明：楞次定律是能量守恒的必然結(jié)果．換句話說(shuō)，如果電磁感應(yīng)的規(guī)律正好與楞次定律相反，則能量守恒定律便不成立． N S S N v?答： 磁棒靠近線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，按楞次定律，線圈電流 (方向應(yīng)如圖所示 )阻礙磁棒靠近，使磁棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場(chǎng)能和線圈中因有電流而生的熱． 如果與楞次定律相反，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)將吸引磁棒，使磁棒加速，動(dòng)能增加．這增加的動(dòng)能、磁場(chǎng)能和線圈中生的熱都系無(wú)中生有，顯然違反能量守恒定律． 15 例 : 讓一根磁鐵棒順著一根豎直放置的銅管在管內(nèi)空間下落，設(shè)銅管足夠長(zhǎng)．試說(shuō)明即使空氣的阻力可以忽略不計(jì)，磁鐵棒最終也將達(dá)到一個(gè)恒定速率下降． N S 答：銅管可以看成是由無(wú)數(shù)平行的銅圈疊合構(gòu)成，當(dāng)磁鐵下落而穿過(guò)它時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流． 該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁鐵產(chǎn)生向上的阻力，阻礙磁鐵下落．當(dāng)磁鐵速度增加時(shí)，阻力也增大，使磁鐵的加速度越來(lái)越小，最后當(dāng)磁鐵下落速度足夠大，使磁力與重力相平衡時(shí)，磁鐵勻速下降． 16 167。 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是什么力呢？ dtd m?＝－?dtSBd )( ?? ??? )(dtSdBdtBdS ???? ?????感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 回路變動(dòng)引起的 → 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) ? 磁場(chǎng)變化引起的 → 感生電動(dòng)勢(shì) ? 一、 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) — 洛侖茲力 b a b a 取導(dǎo)線長(zhǎng) dl, 載流子速度為 ????f?BefF k ???? ???? ?BeFE kk???????? ?17 ldE k ?? ??動(dòng)?d lB ??? d)( ??? ?b a b a ??ld?B????ldE K ?? ?? ? ??? ldB ??? ??? ? ?? )(?a→ b為積分方向 (正方向 )，則 ldBbaab ??? ??? ? )(??電動(dòng)勢(shì)方向 : 首先確定積分方向 (正方向 ) ld?若 ?＞０ , 則 ?方向與積分方向一致 若 ?＜０ , 則 ?方向與積分方向相反 整個(gè)線圈 L中所產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為 ldBL ??? ??? ? )(??18 例如，設(shè)導(dǎo)線 ab長(zhǎng) l, 假定 l， ? ,B三者互相垂直，如圖 G b a ? x 0 f?lB ??? d)(d ??? ?? 動(dòng)ldBba ??? ??? ? )(?? 動(dòng)B d lba ??? ?Bl????動(dòng) 方向： b→ a 驗(yàn)證： B lxm ????? BldtdxBldtd m ??????動(dòng) 方向： b→a 19 2. 能量關(guān)系 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛侖茲力沿導(dǎo)線
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1