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电磁感应定律ppt课件

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《法拉第电磁感应定律》课件

《法拉第电磁感应定律》课件

磁通量实验
法拉第进一步证明了磁通量变化 率与感应电动势的关系。
电磁感应的应用
法拉第电磁感应定律在许多领域中有着广泛的应用，包括电力工程、发电机、感应加热等。
电力工程
电磁感应被用于发电、电力 输送和电网运行等方面。
发电机
基于电磁感应的原理，发电 机将机械能转化为电能。
感应加热
通过电磁感应产生的热能， 可用于感应加热领域，如感 应炉和感应焊接。
磁控管技术
磁控管技术利用电磁感应来控 制粒子的速度和能量，用于科 学研究和工业应用。
无线充电
电磁感应也被用于无线充电领 域，方便人们的生活和工作。
感应电动势
感应电动势是感应电流产生的 原因之一。
法拉第电磁感应定律的实验验证
科学家法拉第通过实验证实了电磁感应现象，并进一步验证了法拉第电磁感应定律。
迈克尔·法拉第
法拉第是电磁感应定律的创始人 之一，通过实验验证了该定律。
线圈实验
通过将导线绕成线圈，并将磁场 引入其中，法拉第证明了磁通量 变化会引起感应电动势。
1 不可逆性
感应电动势的产生和磁通量的变化存在着不 可逆性，即无法逆转。
2 感应电动势的阻力
感应电动势在电路中会引起阻力，降低电流 的流动。
电磁感应的相互作用及应用展望
电磁感应不仅在能源领域有着广泛的应用，还在磁控管技术、无线充电等领域中起着重要作用。
能源利用
电磁感应在能源的转化和利用 方面具有重要意义。
电磁感应的历史及发展
法拉第电磁感应定律的发现和进一步研究对电磁学的发展产生了重大影响，并为电磁现象的理解奠定了 基础。
1
发现电磁感应
法拉第在19世纪中期首次发现了电磁感应现象。

高中物理《法拉第电磁感应定律(吴亚梅)》最新PPT课件

高中物理《法拉第电磁感应定律(吴亚梅)》最新PPT课件
切割 情况
E=BLv
ф的平均变化率对应于E平
ф的瞬时变化率对应于E瞬
E平=BLv
1.匀强磁场
E瞬=BLvLeabharlann 适用条件： 2.B、L、v
两两垂直
如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于
B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动
势。
a
E=BLVsinθ
θ
v b
感应电动势：E n t
切割 情况
E=BLv
ф的平均变化率对应于E平
ф的瞬时变化率对应于E瞬
E平=BLv
1.匀强磁场
E瞬=BLv
适用条件： 2.B、L、v
两两垂直
2.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的矩形线圈,边
长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO'以角速度ω由图示位置逆时针方
向转动。求:
0ω
(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势
长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO'以角速度ω由图示位置逆时针方
向转动。求:
0ω
思考: 转动1周的过程中ab边产生的感 a
应电动势哪个时刻最大?哪个时
刻最小?
b
d B c 0'
N
反电动势
2.磁通量变化大， 电动势一定大吗？
二、法拉第电磁感应定律
1.内容： 感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率 成正比。
2.数学表达式 E n （n：线圈匝数） t
1.一个匝数为100、面积为10cm2的线圈，在0.5s内穿过它的磁感应 强度从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。
二、法拉第电磁感应定律

4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件

4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件

例与练12
如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金 属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接 有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为 r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向 下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度 向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大? (2)维持ab做匀速运动的外力多大? a M (3)ab向右运动1m的过程中, 电路 v R B r 中产生的热量Q和通过R的电荷量q。
a L b c
间或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应. (2)①求出的是整个回路的感应电 动势；②求出的是某部分导体的电动 势。
d v
(3)公式 ①适用一切情况，（通常用于磁 通变化型）公式②适用导体切割型
问题：公式 ①
的区别和联系？
与公式 ② E BLv sin En t
针对练习 如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 轴匀速转动，穿过线圈的磁通量 Φ 随时间 t 的关系可用 图象表示，则( )
1
A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最 大，感应电动势也最大 B．在t＝1×10－2 s时刻，感应电 动势最大 C．在t＝2×10－2 s时刻，感应电 动势为零 D．在0～2×10－2 s时间内，线 圈中感应电动势的平均值为零
通过导体某横截面的电荷量求解方法： 由电流的定义式得：
Δq＝IΔt
①
由全电路欧姆定律得： I＝E/R 由法拉第电磁感应定律得： 平均感应电动势 ③ E＝ΔΦ/Δt 由 ① ② ③ 得： Δq＝Δ Φ/R
②
针对练习
1、有一面积为100 cm2的金属环，电阻 为0.1 Ω，环中磁场变化规律如图所示， 且磁场方向垂直于环面向里，在t1～t2这 段时间内环中通过的感应电荷量为多少？

3《法拉第电磁感应定律》PPT课件

3《法拉第电磁感应定律》PPT课件

E Blv
2
进行计算,因为从O→A,各点的线速度 是均匀变化的,故取棒中点的速度代表 棒的平均速度，由
E Blv中 BL（L / 2） BL / 2
例与练14
如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场 的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺 时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s， 求：棒产生的感应电动势有多大？
公式 ① E n t
与公式 ②
E BLv sin
有哪些区别和联系？
问题：公式 ①
的区别和联系？ 1、区别： (1) ①求出的是平均感应电动势, E和某段时
与公式 ② E BLv sin En t
a L b c
间或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应. (2)①求出的是整个回路的感应电 动势；②求出的是某部分导体的电动 势。
思考:
问题1：什么叫电磁感应现象？
利用磁场产生电流的现象
问题2：产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路
（2）磁通量变化
问题3：感应电流方向如何判断？
1、磁通变化型：
楞次定律
基本步骤？ 对象？
2、导体切割型：
右手定则
内容？
对象？
问题4：试从本质上比较甲、乙两电路的异同
S
甲 G 乙 N
产生电动势的那部分导体相当于电源
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗? 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无 直接关系:磁通量大，磁通量的变化率不一定大;磁 通量的变化大，磁通量的变化率不一定大.
3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
磁通量Ф 穿过回路的磁感 线的条数多少
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二 动生电动势的计算
例11.3 在匀强磁场 B 中，长 R 的铜棒绕其一端 O 在垂直于 B 的
平面内转动，角速度为
求 棒上的电动势
B
解 动生电动势
i O A(v B )dl
O
R
vBdl
RlBdl
O
O
BR2
2
方向 A O
.
v
l dl A
R
11
例11-4 如图金属杆AB以速度v 平行于长直载流导线 运动。 已知导线中的电流强度为I .
II0si nt , 其中 I0 和 是大于零的常数
求：与其共面的矩形回路中的感应电动势
解：
rr
B dS B d s
S
S
la
l
I bdx 2 x
Iblnl a 2 l
x
I
l
L
ds b
a
2I0bsintlnl
a l
ox
i
d dt
02 r I0b costlnl la
例11-2 在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框， 导体线框与载流导线共面，求线框运动到距导线距离
t
B πr 2 t
Ek .
r B 2 t
(r R)
15
Ek
r B 2 t
(r R)
求管外的感应电场。
rR
i LEkdl Ek2πr
BπR2cos0 t
R2 B Ek 2r t
(r R)
.
r O R
16
例11-7 一被限制在半径为 R 的无限长圆柱内的均匀磁场 B ， B
两种不同机制
• 相对于实验室参照系，若磁场不变，而导体回路运动
（切割磁场线）— 动生电动势
•相对于实验室参照系，若导体回路静止，磁场随时间变 化—感生电动势
一. 动生电动势
i
dΦ Blv dt
B
+
e v
l
f
-
直导线在均匀场中运动，三者相互垂直。
电子受洛伦兹力
fe(v . B )—— 非静电力
第十一章 电磁感应
• 电磁感应的基本规律（重点） • 动生电动势（重点） • 感生电动势 （重点） 涡旋电场 • 自感与互感 • 磁场能量与磁场能量密度 • 位移电流 麦克斯韦方程组
22.05.2020
.
1
§11-1 电磁感应的基本规律 一 电磁感应现象
1 电磁感应现象 当一闭合回路所包围的面
积内的磁通量发生变化时，回 路中就产生电流，这种电流被 称为感应电流，这一现象被称 为电磁感应现象
求：金属杆AB中的动生电动势。
解：di(v vB v)dx vvBdx
B 0I
I
v
2 x
x
i
L
di
L
Bvdx
0Iv dL dx
2 d x
i
0IvlndL 2 d
d
dx
L
X
作业：P103 11-3,4,5
.
13
§11-3 感生电动势 涡旋电场
一 感生电动势
感生电场（涡旋电场） *麦克斯韦的假设：变化磁场在其周围激发一种电场， 这种电场就称为感生电场
为 l0 时的电动势。 解 通过面积元的磁通量
dΦBdS0Ibdx
Φ dΦ l2aπx0Ibdx
l 2πx
I l
x
a v b
0Ibln l a
2π l
dx
dΦ dt
20πIbdll /d atdll/dt（方向顺时针方向）
0 Iabv
2πl0 (l0 a)
.
7
电动势
I
定义
将单位正电荷从电源负极推向电源
i
L
E感dl
S
BdS t
.
14
例11-6 求轴对称分布的变化磁场产生的感应电场
设内一部个磁半场径强为度R为的B长，直若载流B /螺t为线大管于，零
的恒量。求管内、外的感应电场。
解：

L
Ek
dl
BdS S t
rR
r
i LEkdl
Ek
dl
L
O R
Ek2πr
Bπ r2 cos0
N匝相同线圈串联组成回路,若通过
每个线圈的磁通量相同
B
N d dN d t d t
NΦ 称为线圈的磁通链数
若闭合回路中电阻为R
Ii
R
NdΦ Rdt
dqi dt
产生的
感应电荷
qi
t2 t1
Iidt
Φ2 N dΦ R Φ1
NΦ1Φ2 /R
.
5
三 法拉第电磁感应定律的应用
例11-1 直导线通交流电 置于磁导率为 的介质中,已知:
n Φ0
（1）负号表示感应电流的效果总是 反 抗引起感应电流的原因 —— 楞次定律
n Φ0
dΦ 0 dt
N
+
L
0
N+
L
dΦ 0 dt
0
（2） Φ 是通过回路的磁通量，d Φ 代表的意义？
与
rr
dmBdS
有何区别？
* 只要闭合导体回路磁通量发生变化就有感应电动势。
.
4
（2）N匝线圈串联时的法拉第电磁感应定律
.
I
N
S
2
2 楞次定律
回路中感应电流的方向， 总是使感应电流所激发的磁 场来阻止或补偿引起感应电 流的磁通量的变化。
二 法拉第电磁感应定律
导体回路中感应电动势 的大小与 穿过回路的磁通量的变化率成正比
i
d dt
i
k
d dt
式中 k 是比例常数，在(SI.)制中 k =1
I
N
S
I
N
S
3
dΦ dt
正极的过程中，非静电力所作的功
AB FK
AK
q
电源
• 表征了电源非静电力作功本领的大小 uAB uAuB
• 反映电源将其它形式的能量 转化为电 能本领的大小
非对A静闭K 电合 性电BA 场路F E 强KK dd ll qE K BAE KF . K dl/q
A BEKdl
8
§11-2 动生电动势
i
C
D
dΦ
dt
h
L
2
d(BLh/ 2)
d B dt dt
O D D C C O D C
.
hL
2
17
dB dt
§11-4 自感与互感 一 自感
自感系数 I(t) B(t) (t)
mNLI
m BI
B
L—自感系数 与线圈大小、
形状、周围介质的磁导率有关；
I
与线圈是否通电流无关
线圈反抗电流变化的能力, 一种电惯性的表现
FK 9
• 动生电动势的一般情况
F 1v）k非静q电vv场强B v Er k
r Fk q
B
2）动生电动势 Ek vB
+
Ek
v
r rr FmqvB
-
i
EK dl
i
(vB)dl
di
(v v B v )d lvi
(v B )dl
L
结论：动生电动势的本质是洛伦兹力, 洛伦兹力是形成动生电动势的非静电力
均匀增加，B 的方向如图所示。
求 导体棒ON、CD的感生电动势 解 方法一(用感生电场计算):
B Ek
O dl N
Ek
r dB(r 2 dt
R)
ON
Nr r O Ek dl
0
R rh
C
D
CD
D CEkdl
CDEkcosdl
LrdBhdl o 2 dt r
hL 2
dB dt
方法二(用法拉第电磁感应定律): (补顺时针回路 ODCO)