变化的电场和磁场xtjd
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河北职业技术师范学院教案编号理论2003——2004学年度第一学期系(部)数理系教研室物理教研室任课教师高忠明课程名称大学物理学授课章节:第七章楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现 二 法拉第电磁感应定律:1.约定:有一个闭合回路l ,任选一个方向作为回路绕行的正方向。
回路所围曲面S 的法向n取回路正方向的右手螺旋方向,通过回路所围的任何一个曲面上的磁通量Φ都相等,与曲面的选取无关,简称为回路中的磁通量。
2.定律表述:当回路l 中的磁通量Φ变化时,在回路上产生的感应电动势为dtd Φε-= 法拉第电磁感应定律中的负号,代表着对感应电动势方向的判定,是楞次定律的数学表示。
对于线圈,全磁通i ΦΦ∑=例1图例1 如图12-7所示,一长直电流I 旁距离r 处有一与电流共面的圆线圈,线圈的半径为R 且R<< r 。
就下列两种情况求线圈中的感应电动势。
(1) 若电流以速率dtdI增加; (2) 若线圈以速率v 向右平移。
解 穿过线圈的磁通量为rIR R r I BS 222020μππμΦ=⋅== (1) 按法拉第电磁感应定律,线圈中的感应电动势大小为dt dIr R rIR dt d dt d ⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==222020μμΦε 由楞次定律可知,感应电动势为逆时针方向。
(2) 按法拉第电磁感应定律dt dr r IR r dt d IR r IR dt d dt d 22020201211212⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==μμμΦε 由于v dt dr =,故 2202r vIR με=由楞次定律可知,感应电动势为顺时针方向。
lN xyzBe nω 所示,一回路l 由N 匝面积为的法向矢量n 均已标明在图中。
线圈绕0=θ。
若有均匀磁场沿xlF kq方向向上,洛伦兹力场(非静电场)场强EE方向向上,这是一个匀场。
导线成为一个电源,电动势⎰=εEvBbaOBdr rv例4图所示,有一长度为的直导线,在均匀转动,转轴与磁场方向绕与磁场垂直的轴ab 旋转,lrE R例绕磁场变化率tB∂∂左旋 R 的长直螺旋管中有一圆柱域均匀磁场 bBarω2R dt dBr 2E ππ⋅-=⋅- 得到 dtdBr 2R E 2=外方向仍为绕dtd B左旋方向。