大學(xué)物理二第二篇第9章電磁感應(yīng)(1)-在線瀏覽
2025-02-23 14:48本頁面
【正文】 1831年法拉第總結(jié)出以下五種情況都可產(chǎn)生電流： 變化著的電流 ,運(yùn)動(dòng)著的恒定電流 ， 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)著的導(dǎo)體 ， 變化著的磁場(chǎng) ， 運(yùn)動(dòng)著的磁鐵 。 稱該電流為感應(yīng)電流 稱該現(xiàn)象為電磁感應(yīng)現(xiàn)象 ！ ?全面地揭示了電和磁的聯(lián)系 ?為人類生活電氣化打下了基礎(chǔ) 167。 2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 167。 4 互感與自感 167。 他意識(shí)到： 感應(yīng)電流是由與導(dǎo)體性質(zhì)無關(guān)的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的； 即使不形成導(dǎo)體回路 ， 這時(shí)不存在感應(yīng)電流 ， 但電動(dòng)勢(shì)卻仍然有可能存在 。 內(nèi)電路： 正電荷在 非靜電力 的作用下從 低 電勢(shì)向 高 電勢(shì)運(yùn)動(dòng)。 S N 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 法拉第電磁感應(yīng)定律 實(shí)驗(yàn)二 以通電線圈代替條形磁鐵 當(dāng)載流線圈 B 相對(duì)線圈 A 運(yùn)動(dòng) 時(shí)，線圈 A 回路內(nèi)會(huì) 產(chǎn)生 電流。 A B R 實(shí)驗(yàn)三 將閉合回路置于穩(wěn)恒磁場(chǎng) B 中，當(dāng)導(dǎo)體棒在導(dǎo)體軌道上 滑行 時(shí)，回路內(nèi)產(chǎn)生電流。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流稱為 感應(yīng)電流 ，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。 當(dāng)穿過回路所包圍面積的 磁通量 發(fā)生變化時(shí)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過回路的磁通量對(duì)時(shí)間的 變化率 成正比。 n?關(guān)于表達(dá)式中的 “ 負(fù)號(hào) ” （ 1） 先選定回路正方向 （ 2）由此確定回路所包圍面 積的正法線方向 （ 3）若感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向沿回路正方向，則 0?? 當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路所限定的面積的磁通量發(fā)生變化時(shí) ， 回路中將 產(chǎn)生感應(yīng)電流 。 1 法拉第電磁感應(yīng)定律 的正方向： L 的方向 ?S?d 的正方向： 與 L 成右手螺旋 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： ?? ??????SSBtt??ddddd?0??0??L ：電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與閉合回路 的正方向一致 L ：電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與閉合回路 的正方向相反 實(shí)驗(yàn)事實(shí) BS L? 閉合導(dǎo)線閉合回路 Sd?0??dtd0??增加?n?B?0???L實(shí)際?增加?減小?減小?0??dtd0??n?B?實(shí)際?0??L? 0??dtd0??dtd0??n?B?0??實(shí)際??L實(shí)際?0??L?n?B?0??電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與選取的正方向無關(guān)，與 的增減有關(guān) ?正方向的選取影響 和 的計(jì)算結(jié)果 ? ?? N 匝相同的線圈組成回路 B 通過 N 匝線圈的 全磁通 tΦNtΨdddd ?????tΨRRidd1??? ?回路中的感應(yīng)電流 N ΦΨ ?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。 a b c d v B i f 例 導(dǎo)線 a b 彎成如圖形狀，半徑 r = m ， B = T , 轉(zhuǎn)速 n = 3600 轉(zhuǎn) /分。求：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流以及最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和最大感應(yīng)電流。求：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 v?s N sNSBSBΦSSd c o s d????????感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 感生電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的分類 : . 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 磁場(chǎng)中的導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)、形狀變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。如果導(dǎo)體棒以速度 v 作勻速直線運(yùn)動(dòng)，求回路內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果導(dǎo)體棒以速度 v 作勻速直線運(yùn)動(dòng)，求回路內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。求棒兩端之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)棒以速度 v = 2 m/s 平行與長(zhǎng)直導(dǎo)線勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求棒產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。 ? ????? S SBttΦ ?? ddddd?產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力， 不是靜電力，不是洛侖茲力， 只可能是一種電場(chǎng)力。 1861年，麥克斯韋提出了感生電場(chǎng)的假設(shè) 變化 的磁場(chǎng)在周圍空間要激發(fā)電場(chǎng)，稱為 感生電場(chǎng) 。 B 增加 E I 周圍空間都有激發(fā)電場(chǎng)，導(dǎo)線圈只起探測(cè)器作用。 感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別： （ 1）靜電場(chǎng)由靜止電荷產(chǎn)生，而感生電場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)。而感生電場(chǎng)為非保守場(chǎng)，環(huán)流不等于零，其電場(chǎng)線為閉合曲線。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為大于零的恒量。 kE?kE?kE? 時(shí)Rr ? 2rBBSΦ ???? ? rEtBrk ?? 2dd2 ???tBrEk dd21??解 ： 對(duì)稱的磁場(chǎng) ?對(duì)稱的渦旋電場(chǎng) ?電 場(chǎng)線是一系列同心圓、方向逆時(shí)針 。 iEB 軸對(duì)稱 ? 軸對(duì)稱 iEL2rBBS ????rElE iL i ?2d ??? ?? 電子感應(yīng)加速器 Fe = e E Fm = e v B ? 提供切向加速度 ? 提供法向加速度 ? R E B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? Fe Fm ? ? ? ? Fm太小 Fm太大 ? ? ? 渦旋電流 導(dǎo)體 dtBd? 當(dāng)大塊導(dǎo)體放在變化的磁場(chǎng)中，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于這種電流在導(dǎo)體內(nèi)形成閉合回路，故稱為渦電流 。 變化磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流： 高頻冶煉爐、電磁爐 減小渦流： 變壓器鐵芯 磁阻尼： 電磁儀表 ? I 1 2 3 4 5 限制在圓柱形空間的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化，討論：以下各導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R B ? 1 3 5 2 不閉合，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，沒有感應(yīng)電流 Ixv?Rrx例 大線圈通有電流 Ix v?小線圈沿 軸運(yùn)動(dòng)速度 rR ?? Rx ??求： NRx ?時(shí)， ??i?解： 232220)(2 xRIRB?? ?322022322202)(2xRIrrxRIRSB????????????vx RIrdtdxx RIrdtdi 422042202323 ????? ????? vRNRIrNRxi 4422023 ??? ??0?i? ：電動(dòng)勢(shì)方向與規(guī)定的方向相同 圓電流軸線上 無限遠(yuǎn)處磁場(chǎng) B?i?Ln?例 sAdtdI 2?求：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的大小和方向。 由于電流變化，磁場(chǎng)變化， 穿過回路的磁通量變化， 所以在回路處產(chǎn)生 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 I閉合線圈，在非均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，穿過回路的磁通量變化， 在直角三角形回路處產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)， 可以用感生電動(dòng)勢(shì)來求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 Iv?BACaBC ? bAC ?dB?xyO（一）動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) （ 1） i
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