电磁感应与暂态过程

电磁感应与暂态过程要点第七章电磁感应与暂态过程一电磁感应与暂态过程教学内容1．法拉第电磁感应定律（1）电磁感应现象（2）法拉第电磁感应定律2．楞次定律（1）楞次定律的两种表述（2）考虑楞次定律后法拉第电磁感应定律的表达式3．动生电动势（1）动生电动势与洛仑兹力（2）动生电动势的计算（3）交流发电机基本原理4．感生电动势（1）感生电动势与感生电场（2）感生电场的性质（3）感生电动势的计算（4）电子感应加速器5．自感和互感（1）自感现象（2）自感系数和自感电动势（3）互感现象（4）互感系数和互感电动势（5）互感线圈的串联（6）感应圈6．涡电流（1）涡电流热效应的应用与危害（2）电磁阻力（3）趋肤效应7．磁场能量（1）自感磁能（2）互感磁能（3）磁能密度8．暂态过程（1）RL电路的暂态过程（2）RC电路的暂态过程（3）RLC电路的暂态过程说明与要求：1．本章介绍电磁感应现象、规律及应用。

2．本章重点是1、3、4、5节，难点是感生电场概念及RLC电路的暂态过程。

3．RLC电路只要求列出方程，给出结果，讲清物理意义。

电流计内容可在实验课中研究。

二、电磁感应与暂态过程教学目标三 电磁感应与暂态过程重难点分析重点：法拉第电磁感应定律和楞次定律，动生电动势和感生电动势及磁场的能量。

难点：感生电场的概念及感生电动势的计算，磁场能量的计算及暂态过程的理解。

（一）电磁感应现象采用实验归纳的方法得出：当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈中就产生电流，这种现象就称为电磁感应现象。

电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，形成感应电流的电动势称为感应电动势。

电磁感应现象产生的条件是：穿过回路的磁通量（不论什么原因）发生了变化。

在一个回路里，假若有磁通量穿过，但磁通量并没有变化，则此回路中是没有感应电动势的。

由于穿过一个回路的磁通量可表示为：⎰⎰⎰⎰=⋅=Φssds B s d B θcos ρρ式中B ρ为磁感应强度，s d ρ为回路上的有向面积元，θ为B ρ与s d ρ的夹角，所以无论B 、s 、θ中任意一个量的变化，均将引起穿过回路的磁通量的变化，从而产生感应电动势。

第六章电磁感应与暂态过程静电场和恒定磁场的基本规律，在表达公式中电场和磁场是各自独立、互不相关的。

然而，激发电场和磁场的源——电荷和电流却是相关的，电场和磁场之间也必然存在着相互联系、制约的关系。

1820年奥斯特发现了电流的磁效应，1831年法拉第经过系统研究，发现了电磁感应现象，并总结出电磁感应定律。

电磁感应现象的发现，不仅阐明了变化磁场能够激发电场这一关系，还进一步揭示了电与磁之间的内在联系，促进了电磁理论的发展，从而奠定了现在电工技术的基础。

从实用的角度看，这一发现使电工技术有可能长足发展，为后来的人类生活电气化打下了基础。

从理论上说，这一发现更全面地揭示了电和磁的关系，使在这一年初生的麦克斯韦后来有可能建立一套完整的电磁场理论，这一理论在近代科学重得到了广泛的应用。

因此，怎样评价法拉第的发现的重要性都是不为过的。

本章主要讨论电磁感应现象及其基本规律——法拉第电磁感应定律，介绍产生电动势的两种情况——动生和感生电动势，分别对电磁感应的几种类型，包括自感和互感进行讨论，最后介绍RL、RC电路的暂态过程和磁场的能量等内容。

§1 法拉第电磁感应定律一、电磁感应现象这里有三个具有代表性的实验。

1、把线圈L和电流计G连接成一闭合回路，用磁棒插入线圈L，发现在磁棒插入过程中电流计G的指针有偏转。

这表明在磁棒插入过程中回路中出现了电流。

若磁棒插入线圈后不动，电流计指针降回到零点。

这表明在磁棒相对线圈静止时，线圈回路中没有电流。

在磁棒从线圈L中抽出的过程中，电流计指针有发生偏转，但偏转的方向与插入过程的偏转方向相反。

这表明在磁棒抽出的过程中，回路中的电流方向与磁棒插入过程中回路的电流方向相反。

如果加快磁棒插入或抽出的速度，则指针偏转加大，说明回路中电流加大。

固定磁棒不动使线圈相对磁棒运动，同样可观察到上述现象。

2、用一个通有恒定电流的线圈L1代替磁棒，反复上面的实验，可观察到同样的现象。

3、把线圈L1放在线圈L中不动，线圈L1通过开关K和一电池相连。

第五章电磁感应和暂态过程[基本要求]1、了解电磁感应现象，深刻理解法拉第电磁感应定律的物理意义。

2、理解产生动生电动势的原因，能计算动生电动势并判断它的方向。

3、理解感应电场的意义，能计算感生电动势和感应电场并判断其方向。

4、理解互感的意义并能计算互感系数。

5、理解自感的意义并能计算自感系数。

6、了解涡流的热效应和磁效应以及趋肤效应。

7、掌握RL电路和RC电路暂态过程的特点和规律。

8、了解灵敏电流计和冲击电流计的工作原理。

[重点难点]1、掌握法拉第电磁感应定律的物理意义。

2、明确产生动生电动势的本质是洛仑兹力，掌握动生电动势的计算方法。

3、理解涡旋电场这一重要概念，明确它是产生感生电动势的本质，明确它与静电场的区别。

4、深刻理解自感系数L和互感系数M的物理意义，掌握L、M的计算方法。

[教学内容]§1电磁感应定律一、电磁感应现象1、磁棒插入或拔出线圈时产生感应电流。

2、两通电线圈在相对运动的过程中产生感应电流。

3、线圈1中通电电流的大小变化使线圈2中产生感应电流。

4、穿过线圈或线框的磁通量发生变化时产生感应电流。

N SεLφ总结：1）当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中产生感应电流。

2）由于磁通量变化而引起的电动势叫感应电动势。

3）当穿过导体回路的磁通量发生变化时，回路中产生感应电动势。

二、法拉第定律1831年 法拉第经过十年不懈的探索得出：说明：◆ 式中的负号反映了感应电动势的方向（楞次定律）。

正方向法：（1）选定回路L 的正方向。

（2）φ的方向与回路L 的正方向成右手螺旋关系时，φ为正，反之为负。

（3）若d φ〉0, 则ε〈0，表明ε的方向与L 的正方向相反； 若d φ〈0, 则ε 〉0，表明ε的方向与L 的正方向相同。

◆ N 匝线圈串联，则全磁通tN d d ψεφψ-==∑当每一匝线圈的磁通都是φ 时，φψN =感应电流：tR RI d d .1ψε-==感应电流的方向始终与感应电动势的方向一致。