电磁感应讲稿课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁感应课件,电磁感应现象的发现是电磁学领域最重大的成就之一在理论上，它为揭示电与磁之间的相互联系和转化奠定了实验基础，而且电磁感应定律本身就是麦克斯韦电磁理论的基本组成部分之一在实践上，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1820,年，,奥斯特,发现了电流的磁效应，从一个侧面揭示了长期以来一直认为是彼此独立的电现象和磁现象之间的联系既然电流可以产生磁场，磁场是否也能产生电流？,法拉第,深信磁产生电流一定会成功，并决心用实验来证实这一信念20.1,法拉第电磁感应定律,英国物理学家,法拉第,Michael Faraday,1791,1867,戴维,1778,1829,一,.,感应电动势,电磁感应现象的基本事实,(1),磁棒插入或拔出未接电源的线圈，有电流产生2),通有电流的线圈代替磁棒作上述实验3),两个线圈位置固定，改变与电源串联的原线圈中的电流，会在另一线圈,(,副线圈,),内引起电流4),均匀恒定磁场中，一边滑动，导线框有电流产生当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中将产生感应电流或感应电动势。

结论：,法拉第,于,1831,年总结出规律：,感应电动势,正方向约定：,正向与回路,映了,楞次定律,L,导体回路,L,的正绕向成,右手螺旋关系在此约定下，,式中的负号反,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也可表述为：,感应电流的,效果,，总是,反抗,引起感应电流的,原因,1804,1865,楞次,Heinrich Friedrich Emil Lenz,感应电动势的方向,楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现感应电流在闭合回路中流动时将释放焦耳热按楞次定律，磁棒插入线圈或从线圈中拔出，必须克服斥力或引力作机械功，正是它转化成了感应电流所释放的焦耳热在有些问题中并不要求具体确定感应电流的方向，而只要判断感应电流所引起的机械效果，这时采用楞次定律的后一种表述来分析更为方便电磁阻尼,电磁仪表中的指针的摆动能够迅速稳定下来，电气火车中的电磁制动，都是根据电磁阻尼的原理根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因的，因此，铝片的摆动会受到阻力而迅速停止，这种现象称为电磁阻尼N,匝线圈,串联：,磁链,（,magnetic flux linkage,）,若,则,令,于是有,二,.,感应电流,（,induction current,）,R,回路电阻。

时间间隔,t,1,t,2,内，穿过回路导线截面的,电量：,q,与过程进行的速度无关测,q,可以得到,，,这就是,磁通计,的原理一,.,动生电动势,线元 扫过的矢量面元为,穿过面元,S,的磁通为,回路动引起的,动生电动势,动,磁场变引起的,感生电动势,感,感应电动势,L,d,10.2,动生电动势,（,motional emf,）,n,S,面元,动生电动势是洛仑兹力沿导线方向作功所致设：为电荷,q,沿导线定向移动的速度，,为电荷,q,随导线线元 移动的速度，,+,q,u,V,B,d,l,q,受的洛仑兹力为,由此形成的非静电性场强为：,0,在一段导线中的动生电动势：,则,则,ab,a,b,a,b,例,20.1,如图示，,绕,O,轴转，角速度为 求：,解：,l,O,A,V,d,l,金属杆,二,.,能量关系,-,洛仑兹力产生动生电动势，即洛仑兹力沿导线推动电子要作功，这和洛仑兹力对运动电荷不作功是否矛盾？,洛仑兹力 和,垂直，不作功！,e,受的洛仑兹力为,对电子作正功，产生动生电动势对电子作负功，阻碍导体运动外力 克服,作功,(,消耗机械能,),通过,转换为感应电流的能量,-,20.3,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,),L,（不动）,的正向与,L,的绕向成右螺旋关系，,S,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,要研究一个矢量场，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,有旋电场,（,curl electric,Field,），,它不存在相应的“势”的概念感,与导体回路的材料无关Maxwell,假设：,线闭合，,这已被实验证实线与,即：,线是相互套联的感生电场总结：,有旋电场,无源场,与导体回路的材料无关,与该处有无导体回路无关大块导体中的感应电流称,“涡流”热效应,电磁冶炼：,高（中）频炉,矿石,交流电源,三,.,涡流,（,eddy current,）,减小涡流的措施：,（,t,）,绝缘层,硅钢片,横截面,割断了大的涡流,它由两线圈的大小、,20.4,互感,（,mutual inductance,）,一,.,互感系数,（,coefficient of mutual inductance,）,M,称,互感系数，,1,2,12,i,2,和介质情况决定。

相对位形,圈数、,形状、,p.196,M,的单位：,互感电动势,规定：,右手,螺旋,右手,螺旋,同理互感电动势,亨利,（,Joseph Henry,，,1797,1878,，,美国物理学家,）,二,.,互感系数的计算：,哪条路方便，,就按哪条路计算1,2,12,i,2,哪条路计算,M,方便？,思考,线圈,1,线圈,2,介质情况等因素决定20.5,自感,（,self-inductance,）,一,.,自感系数,（,coefficient of self-inductance,）,L=,const.,L,称,自感系数（电感量），,L,的单位：,为保证,L,0,，,规定,的正向与,i,的正向成右手螺旋关系i,它由线圈圈数、,形状、,尺寸、,H,（亨利）,自感电动势,L,的正向与,i,的正向一致二,.,自感系数（电感）的计算,1.,由,L,=,/i,计算：,设,例如长直螺线管：,2.,由 计算：,由此可知：,自感系数,三,.,自感（电感）的特点,自感线圈中,由楞次定律得知，,i,的变化受到,L,的阻碍，,L,对交流电流有,感抗，,但,对直流电流,畅通对比：电容器电压不能突变，可以通过交流电流，而隔断直流电流。

不能突变自感和互感统称为,电感,，但作为使用元件的术语，电感通常是指自感，互感常称为变压器和电流互感器时间常量,K,L,R,i,R,i,稳定,i,i,0,K,K,t,t,自感线圈中,i,的变化规律：,（推导见书,p.193,例,20.8,）,e=2.7182818285,演示,电感中的电流不能突变,在,K,2,断开的情况下，,接通,K,1,：,D,1,立刻亮,D,2,迟些亮,K,1,和,K,2,接通的情况下，,再断开,K,1,：,（需要,I,L,I,R,）,R,L,D,1,D,2,K,1,K,2,演示的电路图,I,R,I,L,D,1,闪亮后熄灭,可产生,很高的,L,，,易造成线圈绝缘被击穿和触点电腐蚀减小（,d,i,/d,t,）的措施：,大电感（,L,大）断电时,（,d,i,/d,t,大,），,L,R,i,L,R,D,i,L,C,i,R,：泄放电阻,（消耗磁能）,C,：续流电容,（充电续流）,D,：续流二极管,（导通续流）,对交流电路而言：,令,2,fI,0,L,=,U,0,i,u,L,L,2,ft,0,2,i,u,L,即在纯电感电路中，,电压,u,的相位超前电流,/2,，,而自感电动势,L,的相位则落后于电流,/2,。

20.6,磁场能量,自感磁能,（推导见书,p.195,）：,（类比：）对长直螺线管由 ，得：,磁能密度,这说明磁能储存于磁场中上结果适用于除铁磁质外的一切线性磁化介质磁场能量,从能量角度理解电感中电流之所以不能突变，,从磁能角度看，,也可以从能量出发计算,L,：,是因为磁能不能突变，,否则功率将为无限大任何一个电流系统都有相应,的电感量,L,，,第,20,章结束,时间,：,11,月,17,日上课时间,（,第,9,周,周一,）,地点,：,三教,2301,请,隔列,入座请带好,学生证,、,笔,、,计算器,禁止使用等通讯工具书包放在教室前面期中考试,不考内容：,16.7,17.8,21,。