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第九章磁场与电磁感应PPT课件

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电磁原理PPT课件

电磁原理PPT课件

04
当原线圈接通电源后，在铁芯中产生交变磁通，交变 磁通在副线圈中产生感应电动势，根据楞次定律，感 应电动势的方向与原电流方向相反。
电动机的工作原理
01
02
03
04
电动机是利用通电导线在磁场 中受到力的作用的原理工作的
。
电动机由转子（线圈）和定子 （磁极）组成，当电流通过转 子时，在磁场的作用下，转子
电场的基本概念
电场是由电荷产生的， 是电荷周围空间中存 在的特殊物质。
电场具有物质性，可 以传递电场力，对电 荷产生作用。
电场具有力的作用， 即电场力，对放入其 中的电荷产生力的作 用。
电场力的计算与表示
电场力的大小等于电荷量与电场强度的乘积，即$F=qE$。 电场力的方向与正电荷受到的电场力方向相同，与负电荷受到的电场力方向相反。
是由磁体或电流产生的空间场，对处 于其中的磁体或电流产生力的作用。
描述磁场强弱的物理量，单位是特斯 拉（T）。
磁感应线
描述磁场分布的假想曲线，磁力线密 集的地方磁场强度大，反之则小。
磁力的计算与表示
磁力大小
与磁场强度、电流大小、导体在 磁场中的有效长度以及相对位置
有关。
安培力公式
描述通电导线在磁场中所受的力的 大小，公式为F=BILsinθ。
电磁原理PPT课件
目录
• 电磁原理概述 • 磁场与磁力 • 电场与电场力 • 电磁感应 • 电磁波 • 电磁原理的应用
01 电磁原理概述
电磁现象的发现和应用
电磁现象的发现
人类早在古代就发现了电磁现象 ，如摩擦起电、静电感应等。
电磁现象的应用
随着科技的发展，电磁现象在生 活和工业中得到了广泛应用，如 无线通信、电力传输、电子设备 等。

大学物理第九章

大学物理第九章

动生电动势
由于导体运动而产生的感应电动势。
dΦ B dS Bldx
i
dΦ dt
Bl
dx dt
Bl
d a
B
l
c b
dx
负号表示电动势的方向。
在磁场中运动的导线内的感应电动势
导线内每个自由电子受到的
洛仑F兹力e
B
非静E电k 场 强Fe
B
a
电场。
解：由场的对称性，变化磁场所激发的感生电场
线在管内、外都是与螺线管同轴的同心圆。
取任一电场线（半径为r）作
为闭合回 路， 则
L L
E E
E
ddll21LrESdSlBtBt2ddSrSE
ER
r
B
感生电场
1)
当r
S
<RB时 dS t
S
B t
dS
r 2 dB
dt
E
1
2r
S
§9-1 电磁感应定律
法拉第(1791-1867英国)
1831年，发现电磁感应现象。 1833年，发现电解定律。 1837年，发现电解质对电容的影响， 引入电容率概念。 1845年，发现磁光效应，顺磁质、抗 磁质等。
§9-1 电磁感应定律
1. 电磁感应现象
N
S
现象1
条形磁铁N极（或S极）插入线圈时，线圈中就有电 流通过，这种电流称为感应电流。 实验表明：磁铁与线圈有相对运动时，线圈中就有感 应电流，相对速度越大，感应电流也越大。
(a)Φ 0, dΦ
B
dt en
0, i
0
i
(b)Φ 0, dΦ
B

dt en

程守洙-普通物理学第七版-第9章--电磁感应电磁场理论

程守洙-普通物理学第七版-第9章--电磁感应电磁场理论

dΦ dt
（2）非闭合回路
a. Ei 已知 c
εi a Ei dl
b. Ei 未知，设法构成回路
物理之舟
εi
dΦ dt
返回 退出
若既有动生电动势，又有感生电动势
b b
εi
(v B) dl
a
a Ei dl
或
dΦ εi N dt
物理之舟
返回 退出
例9-4 半径为R 的无限长螺线管内部的磁场B随时间 作线性变化（dB/dt =常量）。 求管内外的感生电场。
Ei 2πr
Ei
R2 2r
感应电场分布为
dB dt
Ei
R22rr2ddddBtBt
物理之舟
rR
rR
返回 退出
例9-5 半径为R 的圆柱形体积内充满磁感应强度B(t) 的均匀磁场，有一长为 l 的金属棒放在其中，设 dB/dt 已知，求棒两端的感生电动势。
解： 利用前面的结果
r dB Ei 2 dt
导体棒匀速向右运动，外力（ F F ）的功率为
P F v IilBv Pe
外力做正功输入机械能，安培力做负功吸收它，
同时感应电动势(非静电场力)在回路中做正功又以电
能形式输出这个份额的能量。
——发电机
物理之舟
返回 退出
动生电动势的计算
（1）对于导体 回路
a. ε (v B) dl
闭合曲线
返回 退出
感应电场和感生电动势的计算
1. 感应电场的计算
对具有对称性的磁场分布，磁场变化时产生的
感应电场可由
L Ei dl
B
dS
S t
计算，方法类似于运用安培环路定理计算磁场，关 键是选取适当的闭合回路L。

《电磁感应现象》课件

《电磁感应现象》课件

4. 分析结果
根据记录的数据，分析电磁感应 现象中产生的电动势大小和方向 与磁场变化的关系，验证法拉第 电磁感应定律。
5. 清理实验现场
实验结束后，关闭电源，拆解电 路，整理实验器材。
05
电磁感应现象的意义与影响
对现代电力工业的影响
发电
发电机利用电磁感应原理将机械 能转化为电能，为现代电力工业
提供源源不断的能源。
智能电网
智能电网的建设需要大量应用电磁感应技术，实 现高效、安全、可靠的电力传输和分配。
3
交通领域
未来交通工具如电动汽车、高速磁悬浮列车等将 大量应用电磁感应技术，提高运行效率和安全性 。
学生自我评估与反馈
学生应自我评估对本课程内容的掌握程度，是否理解了电磁感应现象的基本概念和法拉第电磁感应定律的原理 。
用于测量感应电流的大小 和方向。
导线
连接电源、线圈、电流计 和磁铁。
实验步骤与观察
2. 启动实验
打开电源，逐渐增加磁场强度或 改变磁场方向，观察灵敏电流计 的读数变化。
1. 连接电路
将电源、线圈、电流计和磁铁按 照电路图正确连接，确保线路接 触良好。
3. 记录数据
在实验过程中，记录不同磁场强 度和方向下，感应电流的大小和 方向变化。
输电
高压输电线路利用电磁感应原理 将电能高效地传输到各个角落，
满足人们的电力需求。
配电
配电系统利用电磁感应原理实现 电能的分配和管理，保障电力供
应的稳定性和可靠性。
对现代电子工业的影响
电子设备
各种电子设备如电视、电脑、手机等 都离不开电磁感应的应用，如变压器 、电感器等。
通信技术
无线通信和光纤通信技术利用电磁感 应原理实现信息的传输和处理，极大 地促进了现代电子工业的发展。

《磁现象和磁场》课件

《磁现象和磁场》课件

05
磁现象和磁场的应用
磁场的物理实验
总结词
通过实验探究磁现象和磁场的基本原理和特性。
详细描述
介绍磁场的基本概念、磁感应强度、磁通量等物理量，通过实验演示磁场对通 电导线的作用力、磁场对磁体和通电线圈的影响等，帮助学生理解磁场的基本 原理和特性。
磁场的医学应用
总结词
介绍磁场在医学领域的应用，如核磁共振成像技 术。
《磁现象和磁场》 PPT课件
目录
• 磁现象的简介 • 磁场的基本概念 • 磁场的来源 • 磁场的影响 • 磁现象和磁场的应用
01
磁现象的简介
磁现象的定义
磁现象
是指磁场对放入其中的磁体和电流产生力的作用，以及 磁场对电流的作用。
磁场
是指磁体周围存在的一种特殊物质，它看不见、摸不着 ，具有方向性和磁力作用。
磁场对人体健康的影响
磁疗
一些研究表明，磁场可以促进血液循环、缓解疼痛、改善 睡眠等。但目前科学界对磁疗的效果还存在争议。
磁场对生物体的影响
磁场可以影响生物体的生理功能和行为，如鸟类和鱼类等 动物会利用地球磁场进行导航。但过强的磁场可能会对生 物体造成负面影响。
磁场暴露的风险
长期暴露在强磁场中可能会对人体健康产生负面影响，如 头痛、失眠、记忆力减退等。因此，应避免长时间接触强 磁场。
04
磁场的影响
磁场对物质的影响
01 磁化现象
当磁场作用于物质时，物质内部的小磁针或磁畴 会受到磁场力的作用，使它们沿着磁场方向排列 ，导致物质表现出磁性。
02 磁记录
利用磁场的磁记录技术可以将信息存储在磁性材 料中，如硬盘、磁带等。
03 磁性材料的应用
磁性材料在电子、通信、能源等领域有广泛应用 ，如变压器、电机、发电机等。

大学物理-第九章 电磁感应 电磁场理论

大学物理-第九章 电磁感应 电磁场理论

2.电场强度沿任意闭合曲线的线积分等于以该曲线
为边界的任意曲面的磁通量的变化率的负值。 3.通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。
4.磁场强度沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该 曲线为边界的曲面的全电流。
第第九十章一电章磁真感空应中的电恒磁定场磁理场论
麦克斯韦方程组（物理含义）
(1) SDdSq (2)
例1 有一圆形平板电容器 R , 现对其充电,使电路上
的传导电流为 I ,若略去边缘效应, 求两极板间离开轴
线的距离为 r(r R) 的区域的（1）位移电流;
（2）磁感应强度 .
解 如图作一半径
Q Q
为 r平行于极板的圆形
回路，通过此圆面积的
电位移通量为
I
R P*r
I
ห้องสมุดไป่ตู้
D D(πr2)
D
Edl BdS
L
s t
(3) SBdS0
(4) LHdl IsD t dS
1.电荷是产生电场的源。
2.变化的磁场也是产生电场的源。
3.自然界没有单一的“磁荷”存在。
4.电流是产生磁场的源，变化的电场也是产生磁场的源。
第第九十章一电章磁真感空应中的电恒磁定场磁理场论
解：∵
B只分布在R 1

r

R 2
区
域内且
wm
B2 2

8
I2 2r 2
B I 2 r
第第九十章一电章磁真感空应中的电恒磁定场磁理场论
RR11 RR22
⊙⊙BB II
rr ⊕⊕BB
r dr
所以取体积元为 dVl2rdr
W m VwmdVR R1 28μπ2Ir22l2πrdr

大学物理电磁感应(PPT课件)

路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势正比于 磁通量对时间变化率的负值。
i
k
dΦ dt
在国际单位制中：k = 1
法拉第电磁感应定律
式中负号表示感应电动势方向与磁通量变化的关系。
注： 若回路是 N 匝密绕线圈
-N d - d(N) - d
dt
dt
dt
NΦ
磁通链数
二、电磁感应规律 2. 楞次定律 闭合回路中感应电流的磁场总是要反抗引起
L A O B
εi
d
dt
1 BL2 dθ 1 BL2ω
2
dt 2
<
0
动生电动势方向：A O O端电势高
例17.5 在空间均匀的磁场B Bz中，长为L的导
线ab绕z轴以 匀速旋转，导线ab与z轴夹角为
求：导线ab中的电动势。
解：建坐标，在坐标l 处取dl
B
该段导线运动速度垂直纸面向内
dΦ
1 R (Φ1
Φ2 )
q只与磁通量的改变量有关，与磁通量改变快慢无关。
例17.1 设有长方形回路放置在稳恒磁场中，ab边可以 左右滑动，如图磁场方向与回路平面垂直，设导体以
速度 v 向右运动，求回路上感应电动势的大小及方向。
解：取顺时针为回路绕向， ×c × × × b × ×
ε 设ab = l，da = x，则通过回路 × ×L × × ×v ×
b
结 1、动生电动势只存在于运动的导体上，不运动的 论 导体没有动生电动势。
2、电动势的产生并不要求导体必须构成回路， 构成回路仅是形成电流的必要条件。
3、要产生动生电动势，导体必须切割磁感线。
导线AB在单位时间内 扫过的面积为：
ABBA vl

大学物理 第九章 电磁感应 电磁场理论的基本概念


选择绕行方向如右图所示：
b v
o 0 I x bdr 2r 0 Ib x a dr 0 Ib x a x r 2 ln x 2
x
0 Ivab d m d m dx 方向 动 dt dx dt 2x( x a )
v
19
V a I d a d ω b c b cV
三、法拉第电磁感应定律的使用方法 1、规定任一绕行方向为回路的正方向。由右手螺旋 法则确定回路的正法线方向 en 。 d 正法线方向 2、计算 SB dS 及 dt en 3、由 d 之值确定 i 的方向 dt S d L
i
d dt 0, i 0, i的方向与绕行方向相同 d 0, 0, 的方向与绕行方向相反 i i dt
L
解二： 构成扇形闭合回路
AOCA
B


L
A
1 2 m B dS BS AOCA B L 2
o

C
d m 1 1 2 d BL BL2 dt 2 dt 2
沿OACO
由楞次定律:
A
o
17
例2. 如图所示，一矩形导线框在无限长载流导线I 的场中向右运 动，t时刻如图所示，求其动生电动势。
E涡 dl 0
法拉第电磁感应定律推广为
d E涡 dl L 22 dt
静电荷激发电场 E dl 0 保守力场（无旋场） 电场 d 变化磁场激发电场 E涡 dl dt

d 产生的原因不同。 E涡 dl 涡旋电场 dt 静电场 的区别 电力线不同。 E dl 0 环流不同

磁场与电磁感应


变压器同名端：
i1 • u1
• i2
i1 •
i2 u2
•
u2 u1

同名端规定：
当电流i1 、i2分别从两个线圈对应的端纽流入 时，磁通相互加强，则这两个端纽称作为同名端。
意 义：若电流i1由N1的“ • ”端流入，则在N2 中产生的互感电压u21的正极在N2的“• ”端。
铃铛
电磁铁 接触断 路器
铃锤
敲响 返回
5. 电磁铁再次通电 以上过程不断重复
2 磁场的主要物理量
思考
地球有磁场，那么哪个地方磁场最强呢？ 磁铁也有磁场，电流也会产生磁场，哪个 磁场大？磁场的大小与那些参数有关呢？
磁感应强度
磁场不仅具有方向性，而且各处的强弱也可能不 同，靠近磁极或电流处的磁场较强，为了反映磁场的 基本特性（具有力的性质），反映磁场不仅具有方向 而且还有强弱，我们将引入一个叫做磁感应强度的物 理量加以定量地描述．
1956年是特斯拉诞生100周年，国际电气技术协会决 定，把国际单位制中磁感应强度的单位命名为特斯拉，简 称“特”．
需要注意：
（1）磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，是
由磁场自身决定的，与磁场的中有无电流无关，跟 磁场中导线是否受力无关。
（2）B的大小表示磁场的强弱。
B的方向是该点的磁场方向（既小磁针N极在磁 场中的 受力的方向） （3）反映了磁场力的的性质的物理量（B的物理意 义）。
电流能产生磁场，那么磁场能否产
生电流呢？
英国科学家用实验来回答了这个问
题。
这种利用磁场产生电流的现象称为 电磁感应现象，产生的电流称为感应电 流。产生感应电流的电动势称为感应电 动势。 在线圈回路中产生感应电动势和感 应电流的原因是由于磁铁的插入和拔出 导致线圈中磁通发生了变化。

磁场和磁感应强度分解课件

磁场和磁感应强度分解课件
contents
目录
• 磁场的基本概念 • 磁感应强度的概念 • 磁场和磁感应强度的关系 • 磁场和磁感应强度的分解 • 磁场和磁感应强度的实例分析
01
磁场的基本概念
磁场定义
01
磁场是一种物理场，它是由磁体 或电流产生的，存在于磁体和电 流周围的空间中。
02
磁场是由磁力线组成的，磁力线 是描述磁场分布的虚拟线条，它 们在空间中形成闭合的曲线。
举例说明磁感应强度在电磁感应、 电机、变压器等实际应用中的重 要性。
磁场和磁感应强度分解实例分析
磁场和磁感应强度的关系
01
通过具体实例说明磁场和磁感应强度之间的联系，如电磁感应
定律等。
磁场和磁感应强度的分解
02
介绍如何将复杂的磁场和磁感应强度进行分解，以便于理解和分析。源自磁场和磁感应强度的应用实例
03
02
磁感应强度的概念
磁感应强度的定义
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量， 用符号B表示。
定义
在磁场中垂直于磁场方向的通电 导线，受到的安培力与电流和导 线长度乘积之比。
磁感应强度的性质
01
02
03
有向性
磁感应强度是矢量，具有 方向，遵循平行四边形定 则。
叠加性
在磁场中某一点，多个磁 场的磁感应强度可以叠加。
球坐标分解法
将磁场矢量分解为极向、 径向和切向分量，适用于 在球坐标系中描述磁场分布。
磁感应强度分解的方法
标量磁位和矢量磁位法
有限元法
利用标量磁位和矢量磁位将磁感应强 度表示为单一的标量或矢量，简化计 算过程。
将磁场区域离散化为有限个元胞，通 过求解元胞中心的磁感应强度来计算 整体磁场的分布。
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线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也
为r．现测得a点磁感应强度的大小为B，则去掉导线1
后，b点的磁感应强度大小为
，方向
．
5、长为L的通电导线被两条绝缘细线悬挂于OO’点
上，已知导线质量为m，通过的电流为I，方向如
图，现使通电导线处在匀强磁场中，下列两种情
况下，使导线静止时细线与竖直方向成角，求磁
1）匀强磁场 2）导线与磁场垂直
3、几种情况：
（1）当I B， F=BIL（最大） （2）当I // B， F=0 （最小） （3）当I 与B有夹角，F=BILsin
I
B
I
I B
B

二、磁场对电流作用力方向: （一）左手定则 1、伸开左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面
内
2、让磁感线穿过手心 3、使四指指向电流方向，
感应强度的大小。
（1）磁场方向竖直向上；
（2）磁场方向水平向左。
第九章磁场与 电磁感应
一、磁场的基本概念
（一）磁场 1.物质性：磁场是物质存在的一种形式； 2.基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流有力的作
用；
3.磁场的产生：磁体或电流周围存在磁场； 4.磁场的方向：小磁针静止时N极指向为磁场方向； 5、磁极间的作用：同名相斥，异名相吸； （二）磁感线 1. 假想曲线，客观不存在（理想模型）； 2. 疏密表示强弱，磁感线切线方向为磁场方向； 3. 磁感线空间分布：两条磁感线不会相交，不相切； 4. 磁感线是封闭曲线（外部N→S，内部 S→N）；
大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁
场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的
磁场力大小变为（
）
（A）F2 （B）F1－F2 （C）F1＋F2 （D）2F1－F2
I
I
a
b
4（06高考）如图所示，同一平面内有两根互相平行
的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，
a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导
行等距）的磁场；
6、磁感应强度的测量：
1）用磁传感器伸进通电螺线管内测得B—x曲线； 2）电流天平； 3）利用地磁场测磁铁磁场的磁感应强度；
（六）磁通量
1、定义:穿过某一面积的磁感线条数.
2、表达式： Φ = BS⊥
3、单位：wb(韦伯)
4、特点： 1）标量性：只有大小,没方向,但有正负； 2）合磁通：穿过某一面的抵消后的净剩磁感线
5、常见几种磁场的磁感线 1）. 条形磁铁 （2）. 同名磁极
（3）. 异名磁极
2）. 马蹄形磁铁
3）. 通电直导线
4）. 通电螺线管
5）. 通电环形导线
6）. 地磁场
（三）安培定则：
1、内容：用右手握住导线，让伸直的大拇指的方
向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是
磁感线的环绕方向。
2、特点：电流方向与磁感线方向可互换；
的多少；
3）磁通量的改变量：⊿ Φ = Φ2- Φ1 4）磁通量与线圈的匝数无关；
（七）磁通密度：
1）定义：垂直磁场方向单位面积上的磁通量，即
单位面积上的磁感线条数；
2）表达式：B= Φ/S⊥ 3）单位：特斯拉（T）
二、 磁场对电流的 作用---安培力
一、磁场对电流作用力大小: 1、表达式：F=BIL 2、适用条件：
（一）基本概念 1、电磁感应现象 2、感应电流的条件 3、感应电动势 4、楞次定律 5、右手定则 （二）法拉第电磁感应定律 1、感应电动势 （待续）
习题类型
1、各类磁场的识图； 2、通电导体在磁场中运动方向的判断； 3、安培力的应用； 4、感应电流的判断； 5、感应电动势的计算； 6、磁场中图像的问题； 7、磁场中的能量应用； 8、高考真题赏析。
则大拇指指向安培力的方向
4、注意：
B与I可以不垂直，
但F一定与B、I都垂直；
（二）导体运动方向的判断
1、微元法：对导体的每一小
段应用左手定则，然后求合力；
2、等效法：利用安培定则将
S
N
条形磁铁与环形电流等效；
3、推论法：利用两通电导线
“同向相吸，反向相斥”的结论；
4、特殊位置法：利用导体便于分析的特殊位置
3、应用：
I
B
1） 直线电流：
I


2） 环形电流： 3）通电螺线管： B

I
B


（四）磁现象的本质
1、电流能够产生磁场：奥斯特的电流磁效应；
2、磁体能够产生磁场：安培的分子环流假说；
3、运动的电荷能够产生磁场：罗兰的圆盘实
验。
4、磁现象的电本质：所有的此现象都是由电荷
的运动引起的。
（五）磁感应强度 1、定义：垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培
力F，跟电流I和导线的长度L的乘积的比值，叫做该 点的磁感应强度；
2、表达式：B=F/IL⊥
3、单位：特斯拉（T）：1T=1N/A·m
4、特点：
1）矢量性：方向与某点小磁针N极指向（磁感线该
点切线方向）相同。
2）固有性：与放入的电流无关，只由原磁场的性质
决定；
3）普适性：比值定义法适用于一切磁场； 4）叠加性：遵循平行四边形法则。 5、匀强磁场：磁感应强度处处相同（磁感线平
1、各类磁场的识图； 1）几种常见的磁感线的识图 （1）立体图； （2）俯视图； （3）截面图； （4）正视图； 2）地磁场的一些说法 （1）水平与竖直； （2）南北与东西；
安培力的应用
1、图中相距1 m的两水平长轨道上有一质量为1
kg的铜棒，整个装置处于一竖直方向的匀强磁场内， 并由一轨道输送5 A的稳恒电流到另一轨道，若铜 棒跟轨道间的动摩擦因数为0.06，为使铜棒向右作 匀速运动，则匀强磁场的方向如何？其磁感应强度 多大？
判断。
（三）磁力矩
1、公式推导： 如图，已知矩形线圈abcd匝数为n，面
积为S，通入恒定电流I，在匀强磁场B中绕竖直轴OO’转动； 若t=0时，线圈与磁场垂直，则任意时刻t线圈所受的磁力 矩多大？
2、结论：
1）磁力矩表达式：
M=nBIS∥
2）特点：
（1）与形状无关；
（2）与平行轴位置无关；
三、电磁感应
I
2、在倾角为30的光滑斜面上垂直纸面旋转一根长
为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面
向下，如图所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的
电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感强度 的大小为B＝＿＿＿＿＿＿＿。

I 30
3（00高考）如图所示，两根平行放置的长直导线
a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到磁场力