大学物理课件第八章变化的电磁场

第八章 电磁感应与电磁场

§8-1电磁感应定律

一、电磁感应现象

电磁感应现象可通过两类实验来说明：

1．实验

1）磁场不变而线圈运动

2）磁场随时变化线圈不动

2．感应电动势

由上两个实验可知：当通过一个闭合导体回路的磁通量变化时，不管这种变化的原因如何（如：线圈运动，变；或不变线圈运动），回路中就有电流产生，这种现象就是电磁感应现象，回路中电流称为感应电流。

3．电动势的数学定义式

定义：把单位正电荷绕闭合回路一周时非静电力做的功定义为该回路的电动势，即

lKldK：非静电力 （8-1）

说明：（1）由于非静电力只存在电源内部，电源电动势又可表示为

正极负极ldK 表明：电源电动势的大小等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功。

（2）闭合回路上处处有非静电力时，整个回路都是电源，这时电动势用普遍式表示：lKldK：非静电力

（3）电动势是标量，和电势一样，将它规定一个方向，把从负极经电源内部到正极的方向规定为电动势的方向。

二、电磁感应定律

1、定律表述

在一闭合回路上产生的感应电动势与通过回路所围面积的磁通量对时间的变化率成正比。数学表达式：

dtdki

在SI制中，1k，（StVWb:;:;:），有

dtdi （8-2）

上式中“-”号说明方向。

2、i方向的确定

为确定i，首先在回路上取一个绕行方向。规定回路绕行方向与回路所围面积的正法向满足右手旋不定关系。在此基础上求出通过回路上所围面积的磁通量，根据dtdi计算i。

,000idtd ,000idtd 沿回路绕行反方向沿回路绕行方向:0:0i

三、楞次定律

此外，感应电动势的方向也可用楞次定律来判断。

第十六章 电磁转换

【知识点梳理】

（一）、磁体与磁极

1、磁性：能够吸引 等物质的性质。

2、磁体：具有 的物质叫磁体。通常按磁性的来源可将磁体分为 和 磁体，按形状可将磁体分为 ， 和 等。

3、磁极：磁体上磁性分布 ，磁性最强的部分叫 ；由于自由转动的小磁针静止时总是一端指 ，一端指 ，所以把指极叫南的一极称为 极，指北的一极叫 极。（磁体上两极磁性最强，中间磁性最弱，几乎没有磁性）

4、磁极间的作用规律： ， 。

4、磁化：使 的过程叫磁化。（使物体磁化可用与磁体摩擦或接触的方式，但撞击或火烧会使有磁性的物体失去磁性，称为去磁）

5、磁场：（1） 叫磁场；（磁场看不见摸不着，但是客观存在的特殊物质）

（2）磁场的方向的：小磁针在磁场中静止时 极所指的方向为该处磁场方向。

（3）地磁场：地球相当于一个庞大的 ，我们把这个磁体产生的磁场叫地磁场。地磁场的南极在地理的 极附近，地磁场的北极在地理 极附近；地磁两极和地理两极 （重合/不重合），这一现象是由我国的宋代学者 最先发现的。

6、磁感线：磁感线是人们为了方便研究磁场而引入 的曲线，是一个物理模型，实际上并不存在。在磁体外部磁感线的方向从 极出来回到 极。（磁感线上任意一点的切线方向代表该点的磁场方向）

（二）、电流的磁场

1、奥斯特实验证明通 ，磁场的方向与 有关，这种现象叫做电流的磁效应。（电功率大表示电流做功快，电功率大电流做功不一定多，还要看时间）

用心 爱心 专心 高三物理电磁场和电磁波及电磁应用人教版

【同步教育信息】

一. 本周教学内容：

电磁场和电磁波及电磁应用

二. 知识结构：

赖于介质特性：横波，传播不依波速：频率：周期：电磁波理论电磁场麦克斯韦电磁场变化的图象能量、电场能、线圈磁场电容器板间电压、带电振荡电流的图象振荡周期振荡回路电磁振荡电磁场理论、电磁波fCLCfLCTLCfLCTLC2/122/12

三. 知识要点：

1. 振荡电流和振荡电路

大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流，能产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC电路是最简单的振荡电路。

2. 电磁振荡及周期、频率

（1）电磁振荡的产生

（2）振荡原理：利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流，形成电场能与磁场能的相互转化。

G

（3）振荡过程：电容器放电时，电容器所带电量和电场能均减少，直到零，电路中电流和磁场均增大，直到最大值。

给电容器反向充电时，情况相反，电容器正反方向充放电一次，便完成一次振荡的全过程。

（4）振荡周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所用时间叫电磁振荡的周期，一秒内完成电磁振荡的次数叫电磁振荡的频率。对于LC振荡电路，LCT2，LCf2/1

（5）电磁场：变化的电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，就是电磁场。

3. 电磁波

（1）电磁波：电磁场由近及远的传播形成电磁波 用心 爱心 专心 （2）电磁波在空间传播不需要介质，电磁波是横波，电磁波传递电磁场的能量。

（3）电磁波的波速、波长和频率的关系，fv，电磁波在真空中传播的速度为sm/1038。

4. 电磁波的发射，传播和接收

（1）发射

将电磁波发射出去，首先要有开放电路，其次，发射出去的电磁波要携带有信号，因而必须把要传递的电信号“加”别高频等幅振荡电流上去。

1 第8章 电磁感应 电磁场

电与磁之间有着密切的联系,上章所讨论的电流产生磁场以及磁场对电流的作用,就是这种联系的一个方面.这种联系的另一方面就是随时间变化的磁场可以产生电场以及随时间变化的电场也可以产生磁场.这些现象的发现,使人们有可能大规模地把其它形式的能转化为电能,为广泛使用电力创造了条件,大大推动了生产力的发展.本章在介绍法拉第电磁感应定律的基础上,研究随时间变化的磁场产生电场的规律；在麦克斯韦位移电流假设的基础上研究随时间变化的电场产生磁场的规律,并简单介绍麦克斯韦的电磁理论.

§8.1 电磁感应定律

一、电磁感应现象

1820年奥斯特关于电流的磁效应的发现,引起了科学界的普遍关注,对其逆现象是否能够发生进行了大量的研究.英国物理学家法拉第(M.Faraday,1791—1867)经过十多年的辛勤努力,终于在1831年发现电磁感应现象.其内容为：不论采用什么方法,只要使通过导体回路所包围面积的磁通量发生变化,则回路中便会有电流产生.这种现象称为电磁感应,这种现象所产生的电流称为感应电流.

关于感应电流的方向,楞次(Lenz)于1833年从实验中总结出一条规律称为楞次定律,其内容为：感应电流产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化.

二、法拉第电磁感应定律

在闭合导体回路中出现了电流,一定是由于回路中出现了电动势.当穿过导体回路的磁通量发生变化时,回路中产生了感应电流,就说明此时在回路中产生了电动势.由这一原因产生的电动势叫感应电动势,其方向与感应电流的方向相同.但应注意,如果导体回路不闭合,则回路中无感应电流,但仍有感应电动势.因此,从本质上说,电磁感应的直接效果是在回路中产生感应电动势.

关于感应电动势,法拉第通过对大量实验事实的分析,总结出如下结论：无论什么原因,使通过回路的磁通量发生变化时,回路中均有感应电动势产生,其大小与通过该回路的磁通量随时间的变化率成正比.这一规律称为法拉第电磁感应定律.在SI单位制中,其数学表达式为