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电磁感应、法拉第电磁感应定律、楞次定律new课件

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1、教材：12.1节作业：练习17,一、电磁感应现象二、电磁感应定律 1.法拉第定律 2.楞次定律,结构框图：,电流,磁场,电磁感应,感应电流,电与磁的联系,1820年、奥斯特实验,1821 1831年、法拉第实验,Faraday 1791-1867,当回路1中电流发生变化时，在回路2中出现感应电流。,感应电流与原电流本身无关，而是与原电流的变化有关,一、电磁感应现象(electromagnetic induction phenomenon),放在稳恒磁场中的导线框或者导线运动切割磁力线时，导线中有电流。（交流发电机的模型）,电磁感应现象、,法拉第注意到：在现象和现象中，线圈回路中的磁场发生了变化。,当回路 1 中电流发生变化时，在回路 2 中出现感应电流。,法拉第注意到：在现象和中，回路中的磁场并没有变化，但回路面积发生了变化。,于是，他总结出：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是什么原因引起的，在导体回路中就会产生感应电流。这就是电磁感应现象。,在这几种情况下有一点是共同的：穿过闭合导体回路的磁通量都发生了变化。,法拉第环 (公元 1831 年),法拉第就

2、是利用这个铁环，发现在其中一条导线通电或者断点的瞬间，会导致另一条导线产生短暂的电流。这个铁环如今已成为了著名的科学文物，它与一百六十年后的现代变压器竟然出奇地相似。,电动势 electromotive force （emf）,形成,产生,二、电磁感应定律(electromagnetic induction law),因回路的磁通量的变化而产生的电动势叫感应电动势(induction electromotive force) 。感应电动势可以在非导体回路中产生，尽管此时无感应电流。感应电流只是回路中存在感应电动势的对外表现。,1、法拉第电磁感应定律（Faraday law ）,法拉第注意到磁铁相对线圈运动的速率越大，线圈中感生的电流就越大。在1851年他总结出：,通过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。,1）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成,磁通链 ( magnetic flux linkage ),2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为,时间内，流过回路的电荷,q 只和有关，和电流变化(即磁通量变化快慢)无关。,q 只和有关，和电流变

3、化无关，即和磁通量变化快慢无关。,快速转动：,两种情况,I t 图面积相等,慢速转动：,即 q 相等, 大I 大，但t 小, 小I 小，但t 大,即通过线圈的感应电量仅与磁链数变化的绝对值成正比，与其变化率无关。从实验中测出 q ，就可计算出磁链数的变化。据此原理可设计出测量磁通量的磁通计。,由于电动势和磁通量都是标量，因此，它们的“正负”相对于某一指定的方向才有意义。用法拉第电磁感应定律确定电动势的方向，通常遵循以下步骤 :,任意规定回路的绕行正方向。确定通过回路的磁通量的正负：如果通过回路的磁感应线方向与回路绕行正方向成右手螺旋关系，就规定该磁通量为正，反之为负。确定磁通量的时间变化率的正负。最后确定感应电动势的正负。当感应电动势为正时，表示感应电动势的方向和回路的绕行正方向相同；当感应电动势为负时，表示感应电动势的方向和回路的绕行正方向相反。,3）那么，公式中负号的意义是什么呢？,与回路取向相反,（与回路成右螺旋）,与回路取向相同,已知磁感应强度、积分回路与的方向，试着分析磁通的变化情况？,向上、增加,向上、减少,向下、减少,向下、增加,2. 楞次定律 ( Lenz la

4、w ),1833 年，俄国物理学家楞次在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律。,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引起感应电流的磁通量的变化。,楞次定律也可简练地表述为：,感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。,可以用楞次定律来判断感应电动势、感应电流的方向。而用法拉第定律来求解感应电动势的大小。,感应电流的效果反抗引起感应电流的原因,导线运动,感应电流,磁通量变化,感应电流,用楞次定律再做前题：已知磁感应强度、积分回路与的方向，试着分析磁通的变化情况？,B感与B0反向，故原磁通向上、增加,B感与B0同向，故原磁通向上、减少,B感与B0同向，故原磁通向下、减少,B感与B0反向，故原磁通向下、增加,维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热.,楞次定律实质上揭示了电磁相互作用中的一种“惯性”现象空间磁场具有保持原有状态不变的趋势，这是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。,例如，导体棒在均匀磁场中作切割磁力线运动，在回路上产生感应电流，感应电流产生一作用于导体棒上的安培力，反抗导体棒运动。否则只需一点力使导线棒开始移动，若安培力不去阻挠它的运动，将有无限大的电能出现，显然，这不符合能量守恒定律。,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。,楞次,在无限长直载流导线旁有相同大小的四个矩形线圈，分别作如图所示的运动。判断回路中是否有感应电流。,解：,例题、,无限长直导线中，共面矩形线圈。已知: 求: 。,建坐标，,取面元ds,方向取决于具体情况。,

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