电磁感应课件—2020-2021学年高中物理竞赛47 张PPT

电磁感应 N 电磁感应 electromagnetic induction 本章内容 本章内容 电磁感应的基本定律 动生电动势与感生电动势 自感和互感 磁场的能量 第一节 电磁感应的基本定律 fundamental law of electromagnetic induction 电磁感应现象 法拉第 Michael Faraday 1791 1867 ~ 电磁感应现象 一、 1831年法拉第发现 不论用什么方法，只要 使通过导体回路所包围面 积的磁通量发生变化，则 回路中便有电流产生。这 种现象称为电磁感应，这 种电流称为感应电流。 电磁感应现象: 法拉第的实验 法拉第和他的实验室 + + + + + 法拉第最初的电磁感应实验及手稿 法拉第最初的电磁感应实验及手稿 几种典型实验 N S G L N S G L N S G L G L ε K L G L ε K L G L ε K L G S N G S N v G S N v G S N 电磁感应实验 几种典型的 几种典型的 电磁感应实验 注意:只有当检流表回路的磁通量发生变化时才会有感应电流. 0 0 0 0 0 0 楞次定律 导体环 B N S i 感应电流 i 产生的磁通 反抗回路 原磁通的增大. v 使回路原磁通增大 楞次定律 二、 楞次定律 感应电流产生的磁通量 总是反抗回路中原磁通量的变化. 续 i 感应电流 v 使回路原磁通变小 B N S 楞次定律 二、 楞次定律 感应电流产生的磁通量 总是反抗回路中原磁通量的变化. 导体环 i 产生的磁通 反抗回路原磁通 的变小. 法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律 三、 法拉第电磁感应定律 不论什么 原因使通过回路的磁通量发生变化, 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. d t F d 感应电动势 i d t F d 数学表达式： 负号是楞次定律的数学表达。 回路中 的正负总是与磁通量变化率 的正负相反. F d d t i (因感应电流 与 的正负恒相反,而 又与 同向的缘故). i F d i i 续上 法拉第电磁感应定律 三、 n 回路正方向 B d t F d 0 0 B 增大 若 与回路正向相反 则 i i B 减小 若 0 d t F d 0 与回路正向相同 则 i i 感应电动势方向的判定 d t F d i 感应电流与感应电量 N 匝纯电阻回路中的 感应电动势 感应电流 感应电量 i i I i q y N ( ) i d d F t d d F N t d t d y F N 称磁链 i I i R R 1 y d t d 与 有关 大小 无关 y d t d 与 y 2 1 R 1 y ( ) y 与 有关 y d t d 的变化量 无关 与 y 1 i q t d t 2 t i I R 1 y d 2 y 1 y 例 正方形线圈 匝数 边长 N a 总电阻 R 角速 w w O O × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B 已知 n × × × × 解法 提要 某时刻 线圈的磁链为 t y F N N B S cos ( ( w t + p N B cos w t a 2 感应电动势 i y d t d N B sin w t a 2 w 时间内通过线圈的感应电量 到 t 1 2 t 2 1 R y ( ) y 2 1 i q t d t t R 1 y d 2 1 y y i I 时线圈平面法线 与 夹角为 0 t n B p 求 到 时间内通过线圈的感应电量 t 1 2 t i q 某时刻 的感应电动势 t i 感应电流 i I 感应电流 i I R i N B sin w t a 2 w R N B a 2 ( cos w t 1 cos w t 2 ) R 例 S d x x x d O I 0 I sin w t l 1 2 l x 0 已知 矩形线圈总匝数 N t 求 任意时刻 的感应电动势 i 解法 提要 该处的磁感应强度为 在矩形线圈上距离长直导线为 处取一面元 S d x x d l 1 B 0 m I p 2 x 通过该面元的磁通量为 d f B S d 0 m I p 2 x x d l 1 通过 匝矩形线圈的磁链为 N N y f N d f N 0 m I p 2 x x d l 1 x 0 x 0 + 2 l 0 m I p 2 l 1 ln + 2 l x 0 x 0 N 感应电动势为 i d y t d d t d sin w t N 0 m p 2 l 1 ln + 2 l x 0 x 0 0 I N 0 m p 2 l 1 ln + 2 l x 0 x 0 0 I cos w t w 例2 I B 恒定 t 0 0 x 0 1 l 2 l v 0 x x 1 d s l x I 2 x p m 0 B X v t d d i F d t d v v I 2 p m 0 l 1 2 l x 0 + v t + x 0 + v t v I ... ...