大学物理-电磁感应定律

第10章 电磁感应定律第一节 法拉第电磁感应定律1．电动势只有静电场不能维持稳恒电流。

（如电容器放电就是在静电场的作用下，电流由大到小到0的衰变过程，不能维持稳恒的电流。

） 要维持稳恒的电流，必须有非静电力作功，将其它形式的能量补充给电路，即电源。

在电源内部，非静电力使电荷从负极搬回到正极板。

电动势的定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力F k 所作的功。

把正电荷q 经电源内部由负极移到正极时，非静电力作的功为：k k A F dl +-=∙⎰电动势为：1k k A F dl q q ε+-==∙⎰例：5号电池的开路电压为1.5伏，充电电池的开路电压为1.2伏，这是由化学特性决定的。

在有电流输出时，电池两端的电压比开路电压低，原因是电源内部有电阻。

无内阻的电源称为“理想电源”2．法拉第定律精确的实验表明：导体回路中产生的感应电动势ξ的大小与穿过回路的磁通量的变化率d Φ/dt 成正比。

d dt εΦ=-实验1：磁铁插入线圈中，使线圈中的 磁通量发生变化，从而在线圈 中产生感应电动势。

实验2：内线圈通、断电的变化产生一个 变化的磁场，在外线圈中便产生 了感应电动势，其中没有任何移 动的部件，这样产生的电动势称 为感生电动势。

3．愣次定律（解决感应电动势的方向问题）闭合回路中，感应电流的方向总是使得它自身产生的磁通量反抗引起感应电流的磁通量的变化。

或者表述为：感应电流产生的磁场总是反抗磁通量的变化。

电动势方向0d dtΦ>d dtΦ<0d dt Φ> 0d dtΦ<0d dtΦ>0d dtΦ<0d dtΦ>0d dtΦ<。

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× × × × × × × × ×××××× × × × × × × × ×××××书中例题 10.2(p.443)一半径r ＝0.20m 的半园导线和直导线组成一回路，磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小B ＝4t 2+2t+3，回路电阻R ＝2欧姆，其中接一电动势ε＝2.0V 的理想电源（不计内阻）求：t ＝10s 时回路中的感应电动势的大小和方向及回路中的电流。

大学物理中的电磁感应法拉第电磁感应定律的研究大学物理中的电磁感应：法拉第电磁感应定律的研究在大学物理学中，电磁感应是一个重要的概念。

而法拉第电磁感应定律是电磁感应的基础原理之一，已经被广泛应用于现代科技领域。

本文将详细介绍法拉第电磁感应定律的研究，以及其在实际应用中的重要性。

1. 法拉第电磁感应定律的提出与表达法拉第电磁感应定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪初提出的。

该定律描述了磁场变化引发感应电流的现象。

根据法拉第电磁感应定律，当导体内的磁通量发生变化时，导体中将产生感应电动势。

该定律可用以下公式表示：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间，d/dt表示对时间的微分运算。

2. 研究法拉第电磁感应定律的重要实验为验证法拉第电磁感应定律，科学家们进行了一系列实验。

其中最具代表性的实验是法拉第的电磁感应实验。

他将一个线圈与一个磁铁放在一起，并使磁铁相对线圈运动。

通过观察电流表的示数，可以发现当磁铁相对线圈运动时，电流表的指针会发生偏转，表明在线圈中产生了感应电流。

这一实验结果验证了法拉第电磁感应定律的正确性。

3. 法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律在现代科技领域有着广泛的应用。

以下是一些典型应用案例：3.1 发电机发电机利用法拉第电磁感应定律将机械能转化为电能。

当导体线圈处于磁场中，并通过旋转或震动等方式改变磁通量时，感应电动势被激发，从而在导线中产生电流。

这一电流可以被用来驱动设备或供电。

发电机是现代发电设备中最基本的部分之一。

3.2 变压器变压器也是基于法拉第电磁感应定律的原理。

当交流电通过一个线圈时，线圈中的磁场随之变化，从而导致磁通量的变化。

根据法拉第电磁感应定律，变化的磁通量会在另一个线圈中诱发感应电动势。

通过绕制不同匝数的线圈，可以实现电压的升降变换。

3.3 感应炉感应炉是利用法拉第电磁感应定律的产物之一。

感应炉通过交变磁场产生感应电流，并利用感应电流中的焦耳热来加热物体。

课程名称：大学物理授课对象：大学本科生课时：2课时教学目标：1. 理解电磁感应现象及其产生的原因。

2. 掌握法拉第电磁感应定律的表述和数学表达式。

3. 能够运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。

教学重点：1. 法拉第电磁感应定律的表述和数学表达式。

2. 感应电动势与磁通量变化率的关系。

教学难点：1. 感应电动势与磁通量变化率的关系的理解。

2. 应用法拉第电磁感应定律解决实际问题。

教学过程：第一课时一、导入1. 提问：什么是电磁感应现象？举例说明电磁感应现象在生活中的应用。

2. 回顾电磁学的基本知识，如电流、磁场、磁通量等。

二、新课讲授1. 法拉第电磁感应定律的表述：- 当磁通量Φ通过一个闭合回路时，如果磁通量Φ随时间变化，则在回路中会产生感应电动势ε。

- 感应电动势ε的大小与磁通量Φ的变化率成正比。

- 数学表达式：ε = -dΦ/dt- 其中，ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。

2. 法拉第电磁感应定律的应用：- 感应电动势的方向：根据楞次定律，感应电动势的方向总是使感应电流所产生的磁场去阻碍原磁通量的变化。

- 感应电动势的大小：感应电动势的大小与磁通量Φ的变化率成正比。

三、课堂练习1. 分析一个简单的电磁感应现象，如线圈在磁场中转动，引导学生运用法拉第电磁感应定律求解感应电动势。

2. 学生独立完成练习题，教师巡视指导。

第二课时一、复习导入1. 回顾上一节课的内容，提问学生对法拉第电磁感应定律的理解。

2. 分析学生练习题中的错误，讲解解题思路和方法。

二、新课讲授1. 法拉第电磁感应定律的应用拓展：- 电磁感应现象在发电机、变压器、电动机等设备中的应用。

- 电磁感应现象在科研、生产和生活中的应用。

2. 感应电动势与磁通量变化率的关系：- 当磁通量Φ变化时，感应电动势ε的大小与Φ的变化率成正比。

- 当磁通量Φ的变化率增大时，感应电动势ε的大小也增大。

三、课堂练习1. 分析一个复杂的电磁感应现象，如线圈在交变磁场中运动，引导学生运用法拉第电磁感应定律求解感应电动势。

大学物理电磁感应的基本原理与法拉第定律电磁感应是物理学中重要的概念之一，也是许多现代科技的基础原理。

它描述了磁场与电流之间的相互作用，其中包括了法拉第定律的关键原理。

本文将从物理电磁感应的基本原理和法拉第定律的解释两个方面来阐述。

一、物理电磁感应的基本原理物理电磁感应指的是当磁场在导体中发生变化时，会诱导出电流产生。

这种现象最早由迈克尔·法拉第于1831年进行的实验中发现，被称为法拉第电磁感应现象。

其基本原理可以通过两个定律来解释，分别是斯涅尔定律和楞次定律。

1. 斯涅尔定律斯涅尔定律描述了当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中感应出电动势。

磁通量Φ通过以下公式表示：Φ = B * A其中，B表示磁感应强度，A表示垂直于磁场方向的导体截面积。

斯涅尔定律可以表达为：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。

2. 楞次定律楞次定律是物理学家赫尔曼·楞次于1834年提出的，它阐明了电磁感应中的生成电流的方向。

根据楞次定律，通过导体的感应电动势和所诱导的电流产生磁场。

该磁场的方向会使导体内的感应电动势和电流产生相反的变化。

这意味着，电流的变化会生成与之相反方向的磁场，试图抵消电流变化。

二、法拉第定律的解释法拉第定律是物理学家迈克尔·法拉第根据他的电磁感应实验观察到的结果，提出的定律。

它描述了导体中感应电动势与电流的关系，被广泛应用于电磁感应的研究和应用。

法拉第定律可以表述为：导体中感应电动势的大小与导体电流的变化率成正比。

也就是说，当导体中的电流变化时，会产生感应电动势，其大小与电流变化的速率成正比。

这个比例常被称为电感系数，用字母L表示。

根据法拉第定律，感应电动势可以通过以下公式表示：ε = -L * dI/dt其中，ε表示感应电动势，L表示电感系数，dI/dt表示电流的变化率。

从法拉第定律可以看出，当电流发生变化时，感应电动势的方向与电流变化的方向相反。

大学物理电磁感应知识点归纳总结电磁感应是物理学中的重要概念，涵盖了许多关键的知识点。

本文将对大学物理电磁感应相关的知识进行归纳总结，旨在帮助读者更好地理解和掌握这一内容。

一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述磁场变化时感应电动势产生的定律。

它可以用数学公式表示为：ε = -dφ/dt其中，ε表示感应电动势，dφ/dt表示磁通量的变化率。

该定律说明，当磁通量的变化率发生变化时，会在电路中产生感应电动势。

二、楞次定律楞次定律是指感应电动势的方向总是使得引起它的磁通量的变化量减小。

这一定律可以用以下方式描述：当一个导体中有感应电流产生时，由于感应电流产生的磁场所引起的磁通量的变化方向与原磁场的方向相反。

三、感应电流的方向根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，可以推导出感应电流的方向。

当外磁场与电路中的导线垂直相交时，可以用右手定则来确定感应电流的方向：将右手的拇指指向导线运动方向（或磁场方向），四指指向磁场（或导线）垂直入纸方向，伸出的大拇指方向即为感应电流的方向。

四、磁场中的感应电动势当一个导体以速度v进入或离开磁场中时，会在导体两端产生感应电动势。

这一现象被称为磁场中的感应电动势。

根据该现象，可以得出以下结论：1. 当导体相对于磁场以一定速度直线运动时，感应电动势的大小由运动速度和磁感应强度共同决定。

2. 当导体相对于磁场以一定速度旋转时，感应电动势的大小由旋转速度、导体长度和磁感应强度共同决定。

五、电磁感应中的涡旋电场电磁感应的另一个重要概念是涡旋电场。

当磁场发生变化时，会在空间中产生涡旋电场，该电场可以产生感应电动势。

涡旋电场具有以下特点：1. 影响感应电动势的大小和方向。

2. 对于闭合回路，涡旋电场的环路积分为零，即没有感应电动势产生。

六、法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律具有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：1. 变压器：利用电磁感应原理，将交流电压进行变换。

2. 电磁感应发电机：将机械能转化为电能的装置。