【正文】 院長， 1867年被選為美國國家科學(xué)院院長。 單位：亨利 (H) 當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí) ，它所激發(fā)的磁場穿過該 線圈自身的磁通量隨之發(fā)生變化 ， 從而在 線圈本身 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 ， 這種現(xiàn)象稱為 自感現(xiàn)象 ，相應(yīng)的電動(dòng)勢稱為 自感電動(dòng)勢 。 電磁感應(yīng) 41 若回路由 N匝線圈串聯(lián)而成，則 167。 電磁驅(qū)動(dòng) ： 當(dāng)金屬圓盤緊靠 旋轉(zhuǎn)著的磁鐵 的兩極而不接觸時(shí)，在圓盤中所產(chǎn)生的渦流會(huì)阻礙它與磁鐵的相對運(yùn)動(dòng)，從而使圓盤跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 應(yīng)用： 電磁儀表中使用的阻尼電鍵 電氣火車中的電磁制動(dòng)器 渦流的防止 在電機(jī)和變壓器中，為了增大磁感應(yīng)強(qiáng)度都采用了鐵芯。 根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。這些感應(yīng)電流在大塊導(dǎo)體內(nèi)的電流線呈閉合的渦旋狀，被稱為 渦電流或 渦流 。 tB只在第一個(gè) 1/4周 期內(nèi)對電子加速，且沿圓形軌道運(yùn)動(dòng) BR： 軌道環(huán)內(nèi)的磁場 Er： 軌道環(huán)內(nèi)的感應(yīng)電場 又 SdtBldESL r???? ?????? ???2erLW F d l e E N R?? ? ? ??電子獲得的能量： N： 電子在第一個(gè) 1/4周期內(nèi)繞行的圈數(shù) 2 dBN e Rdt?? 電磁感應(yīng) 39 高頻感應(yīng)爐 四、渦電流 渦電流 應(yīng)用 渦流的熱效應(yīng)： 電阻小，電流大，能夠產(chǎn)生大量的熱量。 特點(diǎn) ：用電子感應(yīng)加速器加速電子 ， 不受電子質(zhì)量隨其速度增大而增大這一相對論效應(yīng)的影響 ， 大型電子加速器可將電子 加速到接近于光速 。 r 電磁感應(yīng) 36 若 R=5cm， dB/dt =，則當(dāng) r=2cm時(shí)， 310 . 0 2 0 . 2 2 1 022rr d BE V mdt??? ? ? ? ? ?=r=5cm時(shí)， 310 . 0 5 0 . 2 5 1 022rR d BE V mdt??? ? ? ? ? ? ? ?r=10cm時(shí)， 22310 . 0 5 0 . 2 2 . 5 1 02 2 0 . 1rR d BE V mr d t??? ? ? ? ? ? ? ??若 r≥R，則 dtdBRrEr2 2 ?? ??dtdBrREr 22??r 電磁感應(yīng) 37 三、電子感應(yīng)加速器 原理： 在圓形電磁鐵的兩磁極間有一環(huán)形的真空室 ， 用交變電流勵(lì)磁的電磁鐵在兩極之間產(chǎn)生交變磁場 ， 從而在環(huán)形室內(nèi)感生出很強(qiáng)的有旋電場 ， 其電場線為同心圓 。 選取回路的正方向是 順時(shí)針 的，則有 SdtBldE SL r ?????????? ??? ????Sr dSdtdBrE ?2負(fù)號 表示感生電場所產(chǎn)生的磁場的方向是反抗磁場的變化的 。 解：根據(jù)磁場分布及感生電場的的特點(diǎn)，可以斷定感生電場的 電場線 處在垂直于軸線的平面內(nèi)，它們是 以軸為圓心的一系列同心圓 。 ?感生電場與靜電場相比 說明 感生電動(dòng)勢的計(jì)算 ? ?? L r ldE ??? md dt?? ??構(gòu)成右手螺旋關(guān)系與 tBE r ????? 電磁感應(yīng) 33 由靜止電荷產(chǎn)生 由變化磁場產(chǎn)生 線是“有頭有尾”的， CE是一組閉合曲線 起于正電荷而終于負(fù)電荷 rE 線是“無頭無尾”的 感生電場 (渦旋電場 ) 靜電場 (庫侖場 ) 具有電能、對電荷有作用力 具有電能、對電荷有作用力 0rS E dS???01CiS E d S q??? ??rLSBE d l d St?? ? ? ??? ??0L CE dl??? 電磁感應(yīng) 34 動(dòng)生電動(dòng)勢 感生電動(dòng)勢 特點(diǎn) 磁場不變，閉合電路的整體或局部在磁場中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化 閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化 原因 由于 S的變化引起回路中 ? m變化 非靜電力來源 感生電場力 ? ?i L v B d l? ? ? ?? ir S BE d l d St? ?? ? ? ? ??? ??洛侖茲力 由于 的變化引起回路中 ? m變化 B規(guī)律 電磁感應(yīng) 35 【 例 】 半徑為 R的 圓柱形 空間分布著均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間以恒定速率 dB/dt變化，試求 感生電場 的分布。 rLSBE d l d St?? ? ? ??? ???感生電場和 磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化 連在一起。以區(qū)別 庫侖場 Ec 。 解：設(shè)在 t=0時(shí)，線圈平面的正法線 n方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的方向平行，在 t時(shí)刻， n與 B之間的夾角 ? =w t，此時(shí)穿過匝線圈的磁通量為： tNB SNB S c o sc o s w?? ??則線圈中的 感應(yīng)電動(dòng)勢 為： tN BSdtd s i n ww?? ???? 為時(shí)間 t 的正弦函數(shù)，稱為 簡諧交變電動(dòng)勢 ，簡稱 交流電 。 電磁感應(yīng) 30 【 例 3】 交流發(fā)電機(jī) ──利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 解：法拉第電機(jī)可視為無數(shù)銅棒一端在圓心，另一端在圓周上，即為無數(shù)銅棒并聯(lián)，因此其電動(dòng)勢類似于一根銅棒繞其一端旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢。設(shè)銅盤的半徑為 R， 角速度為 w。b?d20 21 LBBl dlL ww ???? ?負(fù)號來源于 v ?B的方向與積分路徑的方向相反，這表示 感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是從 b指向 a的， 即 b端為 負(fù) ， a端為 正 。 ?B?v?u? uv???F?vF?uF?ba：v? 電子隨導(dǎo)體 ab運(yùn)動(dòng)的速度 ：u? 電子相對于導(dǎo)體定向運(yùn)動(dòng)速度 uv FF?? ??0)( ??????? vFuFuvF uv ??????? BveF v ??? ???BueF u ??? ???0F?外力 克服 uF? 所作的功 uFvFvFvu?????? ??????0??? ????? ????? ????? ?? 電磁感應(yīng) 26 電磁感應(yīng) 27 動(dòng)生電動(dòng)勢的計(jì)算 dtdim?? ??? ??? bai ldBv ??? )(?均勻磁場 非均勻磁場 計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢 分 類 方 法 平動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 電磁感應(yīng) 28 【 例 1】 一長度為 L的銅棒 ， 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的均勻的磁場中 ，以角速度 w 在與磁場方向垂直的平面內(nèi)繞棒的一端 O作 勻速運(yùn)動(dòng) ，試求銅棒兩端的 電勢差 Uab。即外力克服洛侖茲力的一個(gè)分量 Fu 所做的功，通過另一個(gè)分量 Fv 轉(zhuǎn)換為動(dòng)生電流的能量。 電磁感應(yīng) 22 線圈內(nèi)磁場變化 兩類實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 感生電動(dòng)勢 動(dòng)生電動(dòng)勢 產(chǎn)生原因、規(guī)律不相同 都遵從 電磁感應(yīng)定律 導(dǎo)線或線圈在磁場中運(yùn)動(dòng) 感應(yīng)電動(dòng)勢 電磁感應(yīng) 23 ab從運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線 切割磁場線 導(dǎo)出動(dòng)生電動(dòng)勢公式 等于導(dǎo)線單位時(shí)間切割磁場線的條數(shù)。 2． 回路不動(dòng) ，磁場隨時(shí)間變化 —— 感生電動(dòng)勢 。 IB?LF?LF?V?外F?I 電磁感應(yīng) 21 167。即可以說外力反抗磁場力做功，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱，這是符合能量守恒規(guī)律的。 NSI ??????GB????v?I 電磁感應(yīng) 18 感應(yīng)電流的 效果 反抗引起感應(yīng)電流的 原因 導(dǎo)線運(yùn)動(dòng) 感應(yīng)電流 阻礙 產(chǎn)生 磁通量變化 感應(yīng)電流 產(chǎn)生 阻礙 ? ??? ?? ??? ?? ??? ?? ??? ?abv?f? 電磁感應(yīng) 19 2. 應(yīng)用：判斷感應(yīng)電動(dòng)勢的方向 問題： 將磁鐵插入非導(dǎo)體金屬環(huán)中，環(huán)內(nèi)有無感生電動(dòng)勢？有無感應(yīng)電流？環(huán)內(nèi)將發(fā)生何種現(xiàn)象？ 有感生電動(dòng)勢存在，有電場存在將引起介質(zhì)極化，而無感生電流。 或表述為 感應(yīng)電流的效果，總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。 他還定量地比較了不同金屬線的電阻率 ， 確定了電阻率與溫度的關(guān)系；并建立了電磁鐵吸力正比于磁化電流二次方的定律 。 楞次定律對充實(shí) 、 完善電磁感應(yīng)規(guī)律是一大貢獻(xiàn) 。 1836年至 1865年任圣彼得堡大學(xué)教授 ， 兼任海軍和師范等院校物理學(xué)教授 。 RddtdtdR?? ???? 1? ?211 ?? ??