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大学物理电磁感应(老师课件)

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【高等教育】大学物理电磁感应课件

【高等教育】大学物理电磁感应课件
dt
?
2. 通过回路的电量大小：q
m
R
3. 感应电动势可分为：动生电动势和感生电动势。
(请看录像 )
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
2 动生电动势
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
一、动生电动势
非静电力：洛沦兹力 fv
fv qv B
非静电力场强：
Ek
fv q
vB
三、两种形式的感应电动势
()
电源电动势： Ei Ek dl ()
动生电动势：磁场不变，导体位置或回
感应电动势
路形状发生变化。
感生电动势： 磁场变化，导体位置或回
路形状不变。
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
1.
法拉第电磁感应定律：Ei
dm
dt
规定回路正绕向
m (t) ?
Ei
dm
课堂练习 如图，无限长载流直导线与正方形导线框共面 且相对位置不变，导线中电流以恒定速率J0增长，已知a、 b，求导线框内的感应电动势。
提示 穿过导线框的磁通量：
m
B dS
0 Ia 2
ln(1
a b
)
S
Ei
dm
dt
dI dt
J0
答案：
Ei
0aJ 0 2
ln(
a
a
b)
I(t)
Fe Ei v fv B
()
()
Ei Ek dl (v B) dl
()
()
Chapte作r 1者2：杨电茂田磁 感 应
☻
可以证明：Ei
() (v B)dl
d
dt
，只不过此处

大学物理电磁感应-PPT课件精选全文完整版

大学物理电磁感应-PPT课件精选全文完整版

的磁场在其周围空间激发一种电场提供的。这
种电场叫感生电场（涡旋电场）
感生电场 E i
感生电场力 qEi
感生电场为非静 电性场强，故：
e E i dld dm t
Maxwell：磁场变化时，不仅在导体回路中 ，而且在其周围空间任一点激发电场，感生 电场沿任何闭合回路的线积分都满足下述关 系：
E id l d d m t d ds B td S d B t d S
线
形
状
电力线为闭合曲线
E感
dB 0 dt
电 场 的
为保守场作功与路径无关
Edl 0
为e非i 保守E 场感作d功l与路径dd有mt关
性
静电场为有源场
质
EdS
e0
q
感生电场为无源场
E感dS0
➢感生电动势的计算
方法一，由 eLE感dl
需先算E感
方法二， 由 e d
di
(有时需设计一个闭合回路)
2.感生电场的计算
Ei
dl
dm dt
L
当 E具i 有某种对称
性才有可能计算出来
例：空间均匀的磁场被限制在圆柱体内，磁感
强度方向平行柱轴，如长直螺线管内部的场。
磁场随时间变化，且设dB/dt=C >0，求圆柱
内外的感生电场。
则感生电场具有柱对称分布
Bt
此 E i 特点：同心圆环上各点大小相同，方向
磁通量 的变化
感应电流的 磁场方向
感应电流 的方向
电动势 的方向
➢ 楞次定律的另一种表述：
“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”
“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的 场

《大学物理下教学课件》电磁感应课件

《大学物理下教学课件》电磁感应课件

答案与解析
2.【答案】法拉第电磁感应定律：当磁场发生变化时 ，会在导体中产生电动势。楞次定律：闭合电路中感 应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 。
1.【答案】电磁感应是指当磁场发生变化时，会在导 体中产生电动势，从而产生电流的现象。基本原理是 英国物理学家迈克尔·法拉第发现的法拉第电磁感应 定律，即变化的磁场会产生电场，从而在导体中产生 电动势。
答案与解析
5.【答案】实验步骤
将线圈连接到电流计 上。
准备一个线圈、一个 磁铁和一个电流计。
答案与解析
1
将磁铁快速插入线圈中，观察电流计的读数变化。
2
将磁铁缓慢插入线圈中，观察电流计的读数变化。
3
根据观察到的电流计读数变化，可以验证法拉第 电磁感应定律。
THANK YOU
感谢聆听
Байду номын сангаас
02
01
03
电磁感应实验装置
包括磁场线圈、导轨、滑线电刷、测量仪表等。
电源
提供稳定的直流电源或可调交流电源。
测量仪表
电流表、电压表、功率表等。
实验步骤与注意事项
实验步骤 1. 连接实验设备，确保电源连接正确，测量仪表调整至零位。
2. 打开电源，调整磁场线圈的电流，观察感应电动势的变化。
实验步骤与注意事项
《大学物理下教学课件》电磁 感应课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 电磁感应的基本原理 • 电磁感应的应用 • 实验：电磁感应现象的观察 • 习题与解答
01
引言
课程简介
课程名称
《大学物理下教学课件》
适用对象
大学物理专业学生
教学目标
通过学习电磁感应，使学生掌握电磁感应的基本原理、 定律及其应用。

大学物理-第7章 电磁感应(课堂PPT)

大学物理-第7章 电磁感应(课堂PPT)

• 自感及自感电动势 • 互感及互感电动势 • 麦克斯韦方程组
❖ 感生电动势
2020/4/26
4
难点
❖ 对电磁感应电动势方向的判定 ❖ 对涡旋电场和位移电流的理解 ❖ 对各种感应电动势的计算 ❖ 对自感和互感相关问题的计算 ❖ 对麦克斯韦方程组物理意义的理解
2020/4/26
5
7.1问题的提出
question
第七章 电磁感应 电磁场理论基础
2020/4/26
1
第七章 问题的提出
❖ 风力发电的原理是什么？ ❖ 电场和磁场是单独存在的吗？它们之间有
没有什么关联？
2020/4/26
2
风车发电
本章提纲
7.1 电磁感应现象 法拉第电磁感应 定律
7.1.1 电磁感应现象 7.1.2 法拉第电磁感应定律 7.2 动生电动势 感生电动势 7.2.1 动生电动势 7.2.2 感生电动势 涡旋电场 7.3 自感和互感 磁场的能量 7.3.1 自感现象 自感系数 7.3.2 互感现象 互感系数 7.3.3 磁场能量
上第一台直流发电机示意图
2020/4/26
10
conclusion
两个实验→两个结论：
（1）如果一个闭合回路保持静止，只要穿过 这个回路的磁通量变化时，就会产生感应 电流；（感生电动势）
（2）如果磁场不变，但导体在磁场中运动并
切割磁感线，也会产生感应电动势。（动
生电动势 ）
2020/4/26
11
7.1.2 法拉第电磁感应定律（Faraday law of electromagnetic induction）
演唱者美妙的歌声通过麦 克风的传播可以扩大许 多，让一个大厅的观众都 得到欣赏。比较小的声音 经过麦克风就可以扩大许 多，这是什么原因呢？

大学物理D-电磁感应ppt课件

大学物理D-电磁感应ppt课件

2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为
Ii
1 dΦ R dt
t t2t1时间内，流过回路的电荷
q
t2 t1
Idt
R 1Φ Φ 12dΦR 1(Φ 1Φ 2)
最新课件
9
大学物理
说明： i
d dt
中负号的物理意义
规定：
①回路的绕行方向与回路的正法线方向 e n 成右手螺旋 关系；
②感应电动势方向与回路的绕行方向一致 i 0 ；相 反时， i 0 。
最新课件
5
大学物理
法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），伟大的英国物理学 家和化学家.他创造性地提出场的 思想，磁场这一名称是法拉第最 早引入的.他是电磁理论的创始人 之一，于1831年发现电磁感应现 象，后又相继发现电解定律，物
质的抗磁性和顺磁性，以及光的 偏振面在磁场中的旋转.
B
或者阻碍引起感应电流的
v
磁通量的变化。 说明：楞次定律看上去似乎感
S
应电流有自己的主观意识：总
是反抗磁通量的变化(十足的
保守派)。
最新课件
12
大学物理
楞次定律
c
叙述：闭合回路中感应电 流的方向总是企图使感应 电流本身所产生的通过回 路面积的磁通量，去补偿 或者阻碍引起感应电流的 磁通量的变化。
Rl
①静止：0 I i 0 ②以v 1 运动: 1BS2 0 I i 0
③以v 2 运动: 1B 1S; 2B 2SB1 B2
B
2 1 B 2 S B 1 S 0
磁通量减少，I i 增加 ；方向为顺时针
④以v 3
运动: 0
I
方向为顺时针
i 最新课件

大学物理电磁学第十章电磁感应PPT课件

大学物理电磁学第十章电磁感应PPT课件
d Idq n2Rd 2 R R dR
dI在圆心处产生的磁场
16
dB20R dI120 dR
由于整个带电园盘旋转，在圆心产生的B为
BR2d R1
B 1 20( R2R 1)
穿过导体小环的磁通
R2
Bd 1 2 S 0( R 2R 1)r2
r R1
R
导体小环中的感生电动势
d d t1 20 (R 2R 1)r2d d t
本质 ：能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现
影响感生电流的因素 dm i
6
相对运动
dt R
B
切割磁力线
磁通量m变化
m变化的数量和方向 m变化的快慢
I感
I
•
v
感生电流
3. 电动势
Q
-Q
7
(1)电源
++ ++
仅靠静电力不能维持稳恒电流。
+ +
+ +
维持稳恒电流需要非静电力。
++ ++
F非
____________
r nˆ
B
o
d0
x
13
这是一个磁场非均匀且
随时间变化的题目。
h
r nˆ
1、求通过矩形线圈磁通 o
B
dBd cso s2 0rIbdx rx
d0
x
d d 0 0 a 2 a 2Bc do s sd d 0 0 a 2 a 22 0Ibx2 x h d 2 x
0Ibln 4
例1 有一水平的无限长直导线，线中通有交变电流 12
II0cost,导线距地面高为 h，D点在通电导线的

(大学物理 课件)电磁感应定律

(大学物理 课件)电磁感应定律
（3）根据右手螺旋法则从感应电流产生的磁场方向确 定感应电流的方向。
3 . 举例
将磁铁插入金属环中，判断环内 有无感应电流方向。
S N
V
S N
V
S N
V
S N
V
（1）穿过闭合回路的磁通沿什么方向为 （2）感应电流所激发的磁场
增加。
（3）根据右手螺旋法则确定感应电流的方向 “
”。
4 . 练习 判断各图中感应电动势的方向

I V
B

V










例题：一长直导线中通有交变电流 I I 0 sin t ， I 0 和 都 是常量。在长直导线旁平行放置一长为a,宽为b的矩形线圈， 线圈面与直导线在同一平面内，线圈靠近直导线的一边到直 导线的距离为d,求任一瞬时线圈中的感应电动势。 解：选顺时针方向为绕行正方向。
距离直导线 x 处的磁感应强度为：
B
x I
dx
0I
2 x
a d b
通过图中阴影部分面积的磁通量为：
d BdS
0I
2 x
adx
通过整个线圈的磁通量为：

d


d b
0I
2 x
adx
0 aI 0 sin t
2 x
ln
d b d
d
线圈中的感应电动势为：
G
磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象
G
磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象
G
磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象
G
磁铁与线圈相对运动时的电磁感应现象

大学物理课件电磁感应

大学物理课件电磁感应

电磁感应的应用
发电机
利用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
变压器
通过电磁感应变换交流电压或电流大小的设备。
感应炉
利用电磁感应产生的感应电流进行加热或熔化金属。
感应电流和感应电动势的定的关系，感应电动势是产生感应电流的驱动力。
自感和互感
自感是指导体中的电流变化所产生的感应电动势，互感是指两个或者多个线 圈之间电流变化所产生的感应电动势。
电磁感应的实验
楞次定律实验
通过观察磁感线、导体和电流的相 互关系，验证电磁感应的规律。
法拉第电磁感应定律实验
利用变化的磁场和线圈，观察感应 电流的产生。
变压器实验
通过改变线圈的匝数和电流大小， 研究变压器的工作原理。
电磁感应的问题与解答
1 为什么变压器能改变电压？
变压器利用互感作用，通过改变线圈的匝数比例，实现对电压的改变。
2 如何提高感应电流的大小？
增大磁通量变化率、增加导体长度、减小导体电阻等方法都可以提高感应电流的大小。
3 为什么感应电流会引起感应电动势？
根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，会引起感应电动势，使感应 电流产生。
大学物理课件电磁感应
本课件将介绍电磁感应的概念、法拉第电磁感应定律、电磁感应的应用、感 应电流和感应电动势的关系、自感和互感、电磁感应的实验，以及电磁感应 的一些常见问题与解答。
电磁感应的概念
电磁感应是指当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电流或感 应电动势的现象。
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律表明，当导体中的磁通量发生变化时，感应电动势的大 小与磁通量的变化率成正比。

大学物理电磁感应课件全篇

大学物理电磁感应课件全篇
上两式中，M是两线圈的互感.
由上述关系可知，一个自感线圈截成相等的两部分 后，每一部分的自感均小于原线圈自感的二分之一.
在无磁漏的情况下可以证明 M L.1L2 .
在考虑磁漏的情况下 M K L1L2 ，K≤1称为耦合 系数.
§11-5 磁场能量
11.5.1 自感磁能
自感为L的线圈与电源接通，线圈中的电流i将要由 零增大至恒定值I.这一电流变化在线圈中所产生的 自感电动势与电流的方向相反，起着阻碍电流增大 的作用.
f (e)v B
f的方向从b指向a.
图10.4 动生电动势
在洛仑兹力作用下，自由电子有向下的定向漂 移运动.如果导轨是导体，在回路中将产生沿abcd方 向的电流；如果导轨是绝缘体，则洛仑兹力将使自 由电子在a端积累，使a端带负电而b端带正电.在ab 棒上产生自上而下的静电场.静电场对电子的作用力 从a指向b，与电子所受洛仑兹力方向相反.当静电力 与洛仑兹力达到平衡时，ab间的电势差达到稳定值， b端电势比a端电势高.
图10.12 互感现象
在两线圈的形状、相互位置保持不变时，根据毕
奥—萨伐尔定律，由电流I1产生的空间各点磁感应 强度B1均与I1成正比.因而B1穿过另一线圈(2)的磁通 链Ψ21也与电流I1成正比.即
21 M21I1
同理
12 M12I2
式中M21和M12是两个比例系数.实验与理论均证明 M21＝M12，故用M表示，称为两线圈的互感系数， 简称互感.
两个有互感耦合的线圈串联后等效于一个自感线圈， 但其等效自感系数不等于原来两线圈的自感系数之 和.见图10.14，其中图10.14(a)的联接方式叫顺接， 其联接后的等效自感L为
L L1 L2 2M
图10.14 自感线圈的串联

大学物理电磁学第十章电磁感应.ppt

大学物理电磁学第十章电磁感应.ppt
1
第10章 电磁感应
本章研究变化的电磁场的基 本规律，从产生磁通的方式和磁 通变化的方式入手，总结感应电 动势的各种表达式。要求会熟练 计算电动势和磁场能量。
2
第10章 电磁感应
一、电磁感应基本定律 二、动生电动势 三、感生电动势 四、自感和互感 五、磁场能量
3
电磁感应
Electromagnetic induction
4. 法拉第电磁感应定律
9
数学表式：
i
dN dt
d dt
N
(N: 磁链,全磁通)
Note: d d B• dS d BcosdS
的变化 i 动生电动势(S或变化) 感生电动势( B变化)
•切忌出现如下错误：
d 10
dt
d B dS B dS
dt dt
dt
电动势的“方向”是电源内从负极到正
____________
____________
电源－提供非静电力的装置。
F静
电源的作用：
使流向低电位的正 电荷回到高电位，维持 两极板的恒定电势差。 （干电池、蓄电池等）
+ + + + + +
+ + + + + +
电 源
F非
F静
____________
____________
(2)电源电动势
把单位正电荷从负极经过
(R2
R1)
r2
d
dt
例3 两个半径分别为r和R的同轴圆形线圈,相 17
距x,且R>>r, x>>R ,若大线圈通有电流I而小线
圈沿x轴方向以速率v运动, 求x=NR 时小线圈中
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B
i的指向是从B到A，即A点的电势比B点的高。
例17.4 在磁感应强度为B的均匀磁场中一根长为L 的导体棒OA在垂直于磁场的平面上以角速度 绕固 定轴O旋转，求导体棒上的动生电动势。 × × × 解：磁场均匀但导体棒上各处v不 × v A 相同。在距O端为l 处取一线元dl， × × l× × A dl i (v B) dl （dl 方向为O A） O
εBC B
C
( v BBC ) dl vBBC b
A D
BC
2 (d a)
0 I
A
a
B
bv
εi ε AD ε BC
μ0 I bv 1 1 ( ) 2π d d a
沿ADCB方向
同样结果
例17.3 如图所示，一长直导线中通有电流 I=10A， 在其附近有一长 l=0.2m的金属棒 AB，以 v=2m/s的速 度平行于长直导线作匀速运动，如棒的近导线的一 端距离导线d=0.1m，求金属棒中的动生电动势。 解 由于金属棒处在通电 导线的非均匀磁场中，因 此必须将金属棒分成很多 长度元dx，这样在每一个 dx处的磁场可以看作是均 匀的，其磁感应强度的大 小为 0 I B 2x


B Ek dl (v B) dl

(2) 只有一段导体在磁场中运 动，没有闭合回路
× ×
×B
++
× (3) 若 v // B，则 v B 0 i 0 （导体没有切割磁力线） ×
此时AB是一开路电源
× × ×A
fe eE
0
L
L
× ×
× ×
× ×
× ×
【方法二】用法拉第电磁感应定律 取闭合回路OABO，顺时针绕向






0
d dt

0
L A

1 2 S L 2 因磁场均匀 BS 1 d 1 2 2 dθ BL ω < 0 εi BL 2 dt 2 dt
L
I
d
ds
a
b
v
Φ
0 I b dx 0 I b l a ln 2 x 2 l
dΦ 0 I b 1 1 1 dl 0 I b 1 i ( ) v ( ) dt 2 l l a 2 l l a dt 0 I b 1 1 ( )v （方向为顺时针） l d 时 i 2 d d a
×c ×
× × × × ×
× × × ×
×b ×
×
L
Φ Bl x
×
d
ε× i
×
× ×
v
× × ×
×a ×
o dx dΦ Bl Bl v εi dt dt 负号表示感应电动势的方向沿逆时针方向。
b a
x
i
也可以用楞次定律来判断感应电动势的方向。 注意：一段导体在磁场中运动时，也可以用右手定则 来判断动生电动势的方向。
i
1 Φ2 1 q dΦ (Φ1 Φ2 ) R Φ1 R
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， 设ab = l，da = x，则通过回路 的磁通量为
×
×
× ×
v
--
× × f m ev B × ×
§2 动生电动势
三、动生电动势的计算
方法 一： i B dl 1) 式 i B dl
ba

ba


d 方法 二： i dt

仅适用于切割磁力线的导体 适用于一切回路中的电动势 的计算（与材料无关）
i 0
0
d 0 dt
感应电动势的方向与绕行方向相同
n
i
B
S N
i 0
d 0 dt
感应电动势的方向与绕行方向相同
n
i
B
S N
0 i 0
d 0 dt
感应电动势的方向与绕行方向相反
2. 用楞次定律判断感应电流方向
B
B
I
S
v
S
I
N
N
说 明
电磁感应产生的电动势叫感应电动势。
一、电磁感应现象 第一类
从产生的原因上分为两大类
第二类

××××××××
××××××××
××××××××

R
B
G
左面三种情况均 可使电流计指针 摆动
×××××××× ××××××××
第一类
第二类
××××××××

××××××××
G
××××××××
二、 电磁感应规律
1. 法拉第电磁感应定律 当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回 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。
dΦ i k 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
l
ABBA v l
×
v
×
D
×A × A ×
通过这面积的磁感线数为： Bl v 动生电动势等于：
运动导线在单位时间内切割的磁感线条数
动生电动势： i A B 讨 (1) 当v B 且v B与dl 同向时： i A vBdl Blv 论 b× v B × × 当v B不与dl 同向时： v × × × 动生电动势方向为v B a × × × 沿dl 分量方向
B

1）分析上述两类产生电磁感应现象的共同原因 是：回路中磁通Φ 随时间发生了变化 当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变化 时，回路中就产生电流，这种现象叫电磁感 应现象，所产生的电流叫感应电流。 2）电磁感应产生的电动势叫感应电动势。 3）第一类产生的感应电动势称感生电动势 第二类产生的感应电动势称动生电动势
矩形导体回路，可动边为导体 棒ab，长l，以 匀速运动。 棒中自由电子随棒以 运动， 所受洛仑兹力为
×d × × × × ×
× ×
×a × I
i
× ×
×
v
×
×
×
×
×
×
×b
×
×
×
c
f m (e) B
电动势： —– 单位正电荷经电源内 部从负极移到正极的过程 中，非静电力所作的功。
B
a +
e

fm
B
×

产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力。
b
§2 动生电动势 二、动生电动势
由电动势的定义，此种情形引起动 生电动势的非静电力是洛伦兹力。
dl B e
a +

fm
B

非静电力场强（单位正电荷所受的力）:
e B EK B e 由电动势定义： i EK dl b 动生电动势为： ε i动 ( v B ) dl
动生电动势方向：A O O端电势高
O
B
中，长为L的导 例17.5 在空间均匀的磁场 B Bz 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。 l z 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 b 运动半径为r r d l L B B B rB lB sin l lBsindlcos a d i ( B) dl 2 2 Bsin ldl

O
1 2 BL 负号表明 ε i 方向与 dl 反向 A O 2 1 导体棒在单位时间内扫过的面积为： L ( L ) 1 2 2 单位时间内切割磁力线数为： i BL 2 动生电动势等于运动导线在单位时间内切割的磁感线条数
vBdl 0 Bldl
例17.2 如图所示，一长直导线通有电流I，在与它相距 d 处有一矩形线圈ABCD，此线圈以速度v 沿垂直长直 导线方向向右运动，求这时线圈中的感应电动势。 3.10-23 解： 设回路L方向如图, 建坐标系如图
在任意坐标x处取一面元 ds
0 I bdx dΦ Bbdx 2 x
l a l
第17章
电磁感应
（变化的磁场 和变化的电场）
§1 法拉第电磁感应定律
§2 动生电动势
§3 感生电动势 感生电场
§4 自感 互感现象
§5 磁场能量
•1820年奥斯特发现电流具有磁效应 法拉第以精湛的实验和敏锐的观察 力，经十年努力于1831年首次观 当时物理学家就想:磁是否会 察到电流变化时产生的感应现象。 有电效应？
d d(N ) d -N 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 感应电流的磁通量的变化。 •感应电流总是阻止磁通量的变化
三、感应电动势方向的判断
⑵ 确定的正负。 B 与 n 夹角90o，0，否则0。 d n
⑶ 确定
dt d ⑷ 由 i ，确定 i 的正负。 dt
1.由电磁感应定律判断电动势方向 ⑴ 规定回路绕行方向 右手螺旋 法线方向