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1、1,2,10.1法拉第电磁感应定律,10.2 动生电动势,10.3 感生电动势和感生电场,10.4 互感,10.5 自感,10.6 磁场能量,本章目录,3,一 法拉第电磁感应定律,二 动生电动势,review,应用条件：,仅适用于稳恒磁场,4,q 受的洛仑磁力可分解为两个分力：f1，f2,f1沿导线方向；f2于速度方向相反。,动生电动势是洛仑兹力沿导线方向作正功所致。,而f2则做负功。,洛仑兹力是否做功？,5,二.能量关系,电功率：,安培力功率：,即洛仑兹力作功的总和为0。,6,机械能电能,电源克服 动作正功，,电能机械能,洛仑兹力起到了能量转换的桥梁作用。,克服安培力作正功，,外力,外部,（
2、发电机）；,则 dP安 0，,（电动机）。,7,10.3 感生电动势和感生电场,一.感生电动势（Induced emf）,如图，L不动，,符号规定：,由此定出 法线的正向。,(t),的正向与L的绕向成右螺旋关系，,8,二.感生电场（induced electric field）,实验表明，,麦克斯韦（Maxwell）提出：,感生电场是非保守场,研究一个矢量场，必须搞清它的环量和通量。,的通量如何呢？,变化的磁场可以,激发非静电性质的电场,感生电场,field），,它不存在相应的“势”的概念。,感与导体回路的材料无关。,9,Maxwell假设：,线闭合，,这已被实验证实。,线与 线是相互套联的,
3、即：,10,感生电场 的特点：,1）,与 一样，对场中的电荷有电场力的作用,2）,不依赖空间是否有导体存在，,3）,是非保守力场，,只要有，则就有E感的存在。,11,1 感生电动势定义,静止于随时间变化的磁场中的线圈或者直棒中所产生的感应电动势。,2 产生感生电动势的机制,麦克斯韦第一假设：感生电场假设（涡旋电场假设）,随时间变化的磁场都要激发感生电场。,非保守场,感生电场E感,注意:,12,3 感生电动势公式,（适合闭合回路）,（适合一段静止直棒）,感生电动势方向：,在感生电动势中（静止直棒或线圈中）从负极指向正极。,13,4 感生电场 与 的关系,大小关系：,感生电场 沿任一闭合回路的线积
4、分等于磁感应强度的时间变化率 沿该回路所围面积的面积分。,方向关系：,感生电场 与 成左手螺旋。,14,左手螺旋关系：,左手大拇指伸直，四指弯曲，如果大拇指指向磁场变化率 的方向，则：四指的环绕方向就是感生电场 的方向。,15,相同处:,对电荷的作用相同,无源,有源,保守场电势,非守保场,5 感生电场与静电场异同点,感生电场,静电场,闭合曲线,电力线,不闭合曲线,环流,高斯定理,产生原因,自由电荷激发,随时间变化的磁场,16,大块导体中的感应电流称“涡流”。,热效应,电磁淬火：,电磁冶炼：,越外圈发热越厉害，符合表面淬火的要求。,17,减小涡流的措施：,电磁效应（用于控制）,如：无触点开关,感
5、应触发,磁场抑制,18,机械效应,电磁阻尼：,电度表的阻尼原理,（书P345习题10.10）,19,管中的电子受力：,（切向加速）,（提供向心力）,物理中应用电子感应加速器。,原理：用变化的磁场所激发的感应电场来加速电子。,20,四.感应电场的计算举例,例1 已知：无限长直载,求：,解：,无限长直载流螺线管有：,由无限长和轴对称条件，,应有,流螺线管,21,综上述，应有：,r R：,r R：,22,解：,1)由的均匀及柱对称性可知，在同一圆周上Ei的大小相等，方向沿切线方向。,取半径为r的电力线为积分路径，方向沿逆时针方向:,当rR时：,当rR时：,r,23,2）逆时针沿1/4圆周将单位正电荷
6、从ab，Ei作功,顺时针沿3/4圆周Ei作功,2）rR，磁场外Ei0,3）A1/4ab A3/4ab,即:Ei作功与路径有关非保守场,结论：,1），与B大小无关？,24,例3.在例2中,如图放入一边长为L 的正方形导体回路oabc.,求：1）回路各边的感应电动势；2）i总；3）回路内有静电场吗？若有哪点（c与a）电势高。,解：,1）,同理：,2）i总=ab+bc,或：,25,3）有静电场！在哪里。,ab=bc会使正电荷在c点聚集,而a点有负电荷积累,Uac=Ua Uc=i IiRi,结论一致,或:,Uaoc=Ua Uc,=0 IiRi,0,26,例4 图中半径为R的圆柱区域内有垂直向里 的匀强
7、磁场，它随时间的变化率为，此处 是一个正的常数。导体 棒 的长度为2R，其中一半在圆内，问：因电磁感应，棒的哪一端为正极？棒的感生电动势大小为多少？,27,解：,第一：,取半径、圆心在圆柱轴线上、且所围平面垂直于柱轴的圆环为回路。,柱内,则：,28,第二：,根据感生电场 与 的大小关系,同理可得,内,29,第四：求直棒MN上的感应电动势,第三：感生电场 的方向,且与 成左手螺旋关系。,在这种情况下，棒沿半径方向放置时，,其上无感应电动势。,30,31,（1）N（2）,32,本节小结,一.感生电动势,二.感生电场,感生电场 与 成左手螺旋。,闭合回路,静止导体棒,33,作业：P344 10.4 10.5 10.8 10.9,
