12.1电磁感应的基本规律

第12章电磁感应与电磁场12.1电磁感应的基本规律12.2动生电动势与感生电动势12.3自感互感12.4磁能12.5麦克斯韦电磁场理论简介建于波多黎各的直径达305米的射电望远镜第十二章电磁感应•电磁感应现象的发现是电磁学发展史上的一个重要成就，它进一步揭示了自然界电现象与磁现象之间的联系。•在理论上，它为揭示电与磁之间的相互联系和转化奠定实验基础，促进了电磁场理论的形成和发展；•在实践上，它为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。一掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向.二理解动生电动势和感生电动势的本质.了解有旋电场的概念.三理解自感和互感的现象，会计算几何形状简单的导体的自感和互感.第12章教学基本要求四了解磁场具有能量和磁能密度的概念，会计算均匀磁场和对称磁场的能量.五了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义.第12章教学基本要求电源和电动势复习：AB++++EEAB+++++kF电源：提供非静电力的装置。外电路：电源外部的电路，正电荷从高电势向低电势运动。内电路：电源内部正、负两极之间的电路，正电荷克服静电场力做功，从低电势向高电势运动。非静电场：非静电力与试验电荷电荷量的比值qFEkk电动势：将单位正电荷沿闭合回路移动一周的过程中，非静电性电场力所做的功（在电源内部从负极到正极）。llEqWdk单位：V内ldElEεkldk结论：电源电动势在数值上等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电性电场力所做的功。电源电动势的方向：1.电源内部电势升高的方向;2.在电源内部从负极指向正极；3.沿非静电场强的方向ldEqWεkkE电磁感应现象一.电磁感应现象12.1电磁感应的基本规律楞次（Lenz,HeinrichFriedrichEmil）楞次是俄国物理学家和地球物理学家，生于爱沙尼亚的多尔帕特。早年曾参加地球物理观测活动，发现并正确解释了大西洋、太平洋、印度洋海水含盐量不同的现象，1845年倡导组织了俄国地球物理学会。1836年至1865年任圣彼得堡大学教授，兼任海军和师范等院校物理学教授。楞次主要从事电学的研究。楞次定律对充实、完善电磁感应规律是一大贡献。1842年，楞次还和焦耳各自独立地确定了电流热效应的规律，这就是大家熟知的焦耳——楞次定律。他还定量地比较了不同金属线的电阻率，确定了电阻率与温度的关系；并建立了电磁铁吸力正比于磁化电流二次方的定律。二.楞次定律----判断感应电流方向感BNSBiI感BBiI楞次定律：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化。（符合能量转换和守恒定律）B反向与感BF同向与感BBFNS判断感应电流的方向：感BNSBiI感BBiINS1、判明穿过闭合回路内原磁场的方向；2、根据原磁通量的变化,mF按照楞次定律的要求确定感应电流的磁场的方向；3、按右手法则由感应电流磁场的方向来确定感应电流的方向。反向与感BBmF同向与感BBmF电流磁场电磁感应感应电流1831年法拉第闭合回路变化mF实验产生产生?三.法拉第电磁感应定律1791年生于伦敦附近一个小村子里，父亲是铁匠，自幼家境贫寒，小学还没毕业就当了一家书店的装订工，工作之余，他阅读了大量的科学著作。21岁时经著名化学家戴维推荐，到英国皇家研究院实验室当了助理研究员。他创造性地提出场的思想，最早引入磁场这一名称.1831年发现电磁感应现象，1833年发现了电解定律，1837年引入相对电容率的概念，后来又相继发现物质的抗磁性和顺磁性及光的偏振面在磁场中的旋转.1867年去世时为后人留下20多集《电的实验研究》7卷法拉第日记共3000多页，上千幅插图。法拉第（MichaelFaraday，1791－1867）当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.dtdkiF感应电动势的方向楞次定律感应电动势的大小：dtdiFN匝线圈串联：）（）（iiiiΦttΦddddiiΦ—磁通链，…ΦΦΦΦN21若tΦNdd则tdd令于是有感BNSBiI感BBiINS讨论：（1）感应电动势的方向0F0Fd0Fdtdε0F0Fdε0F0Fdtdε（感应电动势的方向与原磁场不成右手螺旋）（感应电动势的方向与原磁场成右手螺旋）（2）感应电流，tRRIdd1R—回路电阻。时间间隔t1→t2内，穿过回路导线截面的电量：）（211RtIqttd2121d1RttRttddd121q与过程进行的速度无关。测q可以得到，这就是磁通计的原理。例如研究磁化曲线研究铁磁质特性的实验：NBSψψqR21原理----铁芯中装置----原线圈A（待测铁磁质做铁芯）副线圈B。ABGkNSRqBnIH,P86例12.1补例1一根无限长的直导线载有交流电流i＝I0sinωt.旁边有一共面矩形线圈abcd，如图所示.ab＝l1，bc＝l2，ab与直导线平行且相距为d.求：线圈中的感应电动势.解取矩形线圈沿顺时针abcda方向为回路正绕向，则200121ddln22dlSdiildlBSlxxdF线圈中感应电动势：ε也是随时间作周期性变化的，ε＞0表示矩形线圈中感应电动势沿顺时针方向，ε＜0表示它沿逆时针方向.0120dcoslnd2ldlIttdFRN'ooωiBne补例2在匀强磁场中，置有面积为S的可绕轴转动的N匝线圈.若线圈以角速度作匀速转动.求线圈中的感应电动势.（交流发电机原理）。解设时,0tBne与同向,则ttNBSNcostNBStsinddE令NBSmEtsinmEE则RN'ooωiBnetsinmEERN'ooωiBne2、线圈内磁场变化结论：两类实验现象感生电动势动生电动势产生原因、规律不相同都遵从电磁感应定律1、导线或线圈在磁场中运动感应电动势GNSababvR12εGmΦ当回路1中电流发生变化时，在回路2中出现感应电流。SNababiviI电动势iRiIiI形成产生当通过回路的磁通量变化时，回路中就会产生感应电动势。2.线圈内磁场变化SSdBF1.导线或线圈在磁场中运动