2013电磁感应-动生电动势.ppt
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1、大学物理学电子教案大学物理学电子教案理工大学教学课件理工大学教学课件电磁感应定律与动生电动势电磁感应定律与动生电动势17-1 电磁感应定律电磁感应定律17-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势(上上)重点重点法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律楞次定律楞次定律动生电动势动生电动势难点难点动生电动势的计算动生电动势的计算电电 流流磁磁 场场产产 生生感应电流感应电流 1831年法拉第年法拉第闭合回路闭合回路变化变化实验实验产生产生第十七章第十七章电磁感应电磁感应 电磁场电磁场主要内容主要内容电磁感应定律电磁感应定律动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势自感、互感和磁场能量自感、
2、互感和磁场能量麦克斯韦的涡旋电场和位移电流麦克斯韦的涡旋电场和位移电流麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组法拉第法拉第(Michael Faraday 17911867)伟大的英国物理学家和化学家。伟大的英国物理学家和化学家。主要从事电学、磁学、磁光学、电化学主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究,并在这些领域取得了一系方面的研究,并在这些领域取得了一系列重大发现。列重大发现。他创造性地提出场的思想,是电磁理论他创造性地提出场的思想,是电磁理论的创始人之一。的创始人之一。1831年发现电磁感应现象,后又相继发年发现电磁感应现象,后又相继发现电解定律,物质的抗磁性和顺磁性,现电解定律,物质的抗磁性
3、和顺磁性,以及光的偏振面在磁场中的旋转。以及光的偏振面在磁场中的旋转。重点重点法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律楞次定律楞次定律动生电动势动生电动势难点难点动生电动势的计算动生电动势的计算准备知识:准备知识:什么是什么是电动势电动势?1.1.电路中的电流是如何维持连续流动的电路中的电流是如何维持连续流动的?*在外电路中在外电路中,静电场力作静电场力作功推动电荷流动功推动电荷流动.结结论论正电荷在电源内受到指正电荷在电源内受到指向电源负极的静电力,向电源负极的静电力,但仍向正极运动。但仍向正极运动。正电荷到达负极后怎样运动?正电荷到达负极后怎样运动?17-1 电磁感应定律电磁感应定律ABCD为
4、了维持电流的持续流动为了维持电流的持续流动,在在电源内部一定存在有一种电源内部一定存在有一种非非静电力静电力,它能够克服静电力而它能够克服静电力而作功作功,维持电流的连续维持电流的连续.2 2 非静电场与非静电力非静电场与非静电力定定义义单位正电荷所受的非静电力为单位正电荷所受的非静电力为非静电场强度非静电场强度点电荷在非静电场中所受的非静电力为点电荷在非静电场中所受的非静电力为:非静电力对点电荷所做的功为非静电力对点电荷所做的功为:非静电力不是保守力非静电力不是保守力,沿闭合回沿闭合回路作功不一定为零路作功不一定为零 :3.电源电动势电源电动势 电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电路移动
5、到电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电路移动到正极时所做的功,单位为正极时所做的功,单位为伏特伏特。电源的电动势的电源的电动势的方向方向规定:自负极经内电路指向正极。规定:自负极经内电路指向正极。电源迫使正电荷电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正极所做的从负极经电源内部移动到正极所做的功为功为dA,电源的,电源的电动势电动势为为 从电源内部:负极从电源内部:负极正极。正极。物理意义:电源内部非静电力对单位正电物理意义:电源内部非静电力对单位正电荷作功的本领的大小的度量荷作功的本领的大小的度量q在整个回路中绕行一周,非静电力所做的功为:在整个回路中绕行一周,非静电力所做的功为:电动势虽
6、然是标量,电动势虽然是标量,但有方向:电源负极但有方向:电源负极正极。正极。一、一、电磁感应现象电磁感应现象实验一、磁棒插入线圈实验一、磁棒插入线圈NSGABE实验二、线圈实验二、线圈B B插入线圈插入线圈A A 现象:现象:现象:现象:有相对运动,产生感应电流,速度越有相对运动,产生感应电流,速度越快,电流越大;且运动方向不同,电快,电流越大;且运动方向不同,电流方向也不同。流方向也不同。插入与拔出,线圈都中有感应电流产插入与拔出,线圈都中有感应电流产生;速度越快,电流越大;且插入与生;速度越快,电流越大;且插入与拔出方向不同,电流方向也不同。拔出方向不同,电流方向也不同。实验三、线圈实验三
7、、线圈B B中的电流发生变化中的电流发生变化 电流变化,产生感应电流;电流变化越快,产生感应电电流变化,产生感应电流;电流变化越快,产生感应电流越大;电流增加或减小,产生电流的方向不同。流越大;电流增加或减小,产生电流的方向不同。现现象象 结论:结论:线圈线圈A A周围的周围的磁场发生变化磁场发生变化,线圈,线圈A A中将中将产生感应产生感应电流电流;变化;变化越快越快,电流,电流越大越大;且电流有一定的方向性。;且电流有一定的方向性。导体运动,产生感应电流;运动速导体运动,产生感应电流;运动速度越大,感应电流越大;运动方向度越大,感应电流越大;运动方向不同,感应电流方向不同。不同,感应电流方
8、向不同。实验四、导体作切割磁力线运动实验四、导体作切割磁力线运动结论:结论:磁场不变,线框磁场不变,线框面积变面积变,产生感应电流。产生感应电流。现现象象G通过一个闭合回路所包围的面积的磁通量发生变化时,不通过一个闭合回路所包围的面积的磁通量发生变化时,不管这种变化是由什么原因引起的,回路中就有电流产生,管这种变化是由什么原因引起的,回路中就有电流产生,这种现象称为这种现象称为电磁感应现象电磁感应现象。感应电流感应电流:由于通过回路中的磁通量发生变化,而在回路:由于通过回路中的磁通量发生变化,而在回路中产生的电流。中产生的电流。感应电动势感应电动势:由于磁通量的变化而产生的电动势叫感应电:由于
9、磁通量的变化而产生的电动势叫感应电动势。动势。2、结论、结论二、二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律单位单位:1V=1Wb/s 与与 L 反向反向 与与L 同向同向2、电动势方向、电动势方向:1、内容:、内容:当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时,不论这种当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时,不论这种变化是什么原因引起的,回路中都有感应电动势产生,并且变化是什么原因引起的,回路中都有感应电动势产生,并且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。负号表示感应电动势负号表示感应电动势总是反抗磁通量的变化总是反抗磁通量的变化 若磁感线与若磁感
10、线与 的法线间夹角为钝角,的法线间夹角为钝角,则则 为负。为负。若磁感若磁感 线与线与 的法线间夹角为锐角,的法线间夹角为锐角,则则 为正;为正;我们规定:回路我们规定:回路L的绕行方向与回路包围的面积的面元的绕行方向与回路包围的面积的面元 的法线方向的法线方向构成一个右手螺旋系统。构成一个右手螺旋系统。的正负号:的正负号:和和L L 方向绕行一致为正方向绕行一致为正,反之为负反之为负的正负号:的正负号:磁通链数磁通链数:3、讨论:、讨论:若有若有N匝线圈,它们彼此串联,总电动势等于各匝线圈所产生匝线圈,它们彼此串联,总电动势等于各匝线圈所产生的电动势之和。令每匝的磁通量为的电动势之和。令每匝
11、的磁通量为 1、2、3 若每匝磁通量相同若每匝磁通量相同闭合回路中的闭合回路中的感应电流感应电流感应电量感应电量t1时刻磁通量为时刻磁通量为1,t2时刻磁通量为时刻磁通量为2回路中的感应电量只与磁通量的变化有关,而与磁通量回路中的感应电量只与磁通量的变化有关,而与磁通量的变化率无关。的变化率无关。用途:测磁通计。用途:测磁通计。线圈内磁场变化线圈内磁场变化导线或线圈在磁场中运动导线或线圈在磁场中运动两两类类实实验验现现象象感感应应电电动动势势感生电动势感生电动势动生电动势动生电动势产生原因、规律不相同产生原因、规律不相同都遵从电磁感应定律都遵从电磁感应定律(结束)(结束)三、楞次定律三、楞次定
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