清华大学：《大学物理》第三册课程PPT教学课件（电磁学）第10章 电磁感应

Tsinghua University 电磁学(第三册) 第10章电磁感应 2005年春季学期陈信义编

1 2005年春季学期 陈信义编 第10章 电磁感应 电磁学（第三册）

电流→>磁场,磁场→>电流? 在恒定电流的磁场中,导线中无电流一法拉 第感到迷惑。 经过失败和挫折(1822—1831),法拉第终于发 现:感应电流与原电流的变化有关,而与原电 流本身无关。 电磁感应现象揭示了电与磁之间的联系和转 化,为人类获取电能开辟了道路,引起了一场 重大的工业和技术革命

2 电磁感应现象揭示了电与磁之间的联系和转 化，为人类获取电能开辟了道路，引起了一场 重大的工业和技术革命。 电流→磁场，磁场→电流？ 经过失败和挫折(1822—1831)，法拉第终于发 现：感应电流与原电流的变化有关，而与原电 流本身无关。 在恒定电流的磁场中，导线中无电流—法拉 第感到迷惑

1831年法拉第总结出以下五种情况都可产生 感应电流:变化看的电流,运动着的恒定电流, 在磁炀中运动着的导体,变化着的磁炀,运动 着的磁铁。 N B B

3 1831年法拉第总结出以下五种情况都可产生 感应电流：变化着的电流，运动着的恒定电流， 在磁场中运动着的导体，变化着的磁场，运动 着的磁铁

1832年法拉第发现,在相同的条件下,不同 金属导体中产生的感应电流的大小,与导体的 电导率成正比。 他意识到:感应电流是由与导体性质无关的 感应电动势产生的;即使不形成导体回路,这 时不存在感应电流,但感应电动势却仍然有可 能存在。 他认为,当通过回路的磁力线根数(即磁通 量)变化时,回路里就会产生感应电流,从而 揭示出了产生感应电动势的原因

4 1832年法拉第发现，在相同的条件下，不同 金属导体中产生的感应电流的大小，与导体的 电导率成正比。 他认为，当通过回路的磁力线根数(即磁通 量)变化时，回路里就会产生感应电流，从而 揭示出了产生感应电动势的原因。 他意识到：感应电流是由与导体性质无关的 感应电动势产生的；即使不形成导体回路，这 时不存在感应电流，但感应电动势却仍然有可 能存在

目录 §10.1法拉第电磁感应定律 §10.2动生电动势 §10.3感生电动势和感生电场 §10.4互感 §10.5自感 §10.6磁场的能量 §10.7超导的电磁特性(教材P354-368) 【演示实验】发光二极管演示电磁感应、万用变压 器演示涡流(跳圈、加热)、涡流的阻力(磁体在 铝管内运动)、涡流阻尼摆、超导磁悬浮列车

5 §10.1 法拉第电磁感应定律 §10.3 感生电动势和感生电场 §10.5 自感 §10.2 动生电动势 §10.4 互感 §10.6 磁场的能量 §10.7 超导的电磁特性（教材P354-368） 目 录 【演示实验】发光二极管演示电磁感应、万用变压 器演示涡流（跳圈、加热）、涡流的阻力（磁体在 铝管内运动）、涡流阻尼摆、超导磁悬浮列车

§10.1法拉第电磁感应定律 当穿过闭合导体回路所限定的面积的磁通量 发生变化时,回路中将产生感应电流。 感应电动势: =-ap- d ItJJB. dS d 闭合回路 的正方向:L的方向 dS的正方向:与L成右手螺旋 演示实验】发光三极管演示电磁感应

6 当穿过闭合导体回路所限定的面积的磁通量 发生变化时，回路中将产生感应电流。 §10.1 法拉第电磁感应定律 B S L  闭合导线 闭合回路导体  的正方向：L 的方向 S  d 的正方向：与L 成右手螺旋 感应电动势：  = −   = − S B S t t   d d d d d  【演示实验】发光二极管演示电磁感应

E=_dg dt B B S ④减小80④增大<0 感应电流的磁场—阻碍磁通量的变化

7 感应电流的磁场— 阻碍磁通量的变化 dt  = − d L  增 大 0 S S  

N匝线圈情况 6=h,a1=_c-磁链 d dt : 涡流( Eddy current) 大块导体处于变化磁场中,或相对于磁场运 动,导体内产生闭合的涡旋状的感应电流。 异步电动机电礪灶和变压器铁芯 演示实验】万用变压景演示涡流(跳圄、加热) 涡流的阻力(磁体在铝管内运动)、涡流阻尼摆8

8 dt d N dt d dt d dt d N i i  =−  =−  = −  = −           =   1 N 匝线圈情况： 涡流（Eddy current）： 大块导体处于变化磁场中，或相对于磁场运 动，导体内产生闭合的涡旋状的感应电流。 异步电动机 电磁灶和变压器铁芯 【演示实验】万用变压器演示涡流（跳圈、加热）、 涡流的阻力（磁体在铝管内运动）、涡流阻尼摆 磁链

磁通可按不同方式变化 感生电场 磁场变化、回路静止:感生电动势 骚场恒定、回路动;动生电动势/应电动势 Lorentz力 思考】非静电力是什么? 般情况:磁场变化同財回路运动 lE_ dt E感生+动生

9 磁通可按不同方式变化 感应电动势 :感生电动势 感 生 动 生  = −  = + dt d 一般情况：磁场变化同时 回路运动 :动生电动势 磁场变化、回路静止 磁场恒定、回路运动 【思考】非静电力是什么？ 感生电场 Lorentz力

§10.2动生( motiona)电动势 回路或其一部分相对恒定磁炀运动,引起穿 过回路的磁通化一动生电动势。 x b x 非静电力: x E=f/)=ixB B x 动生电动势: b(+) ab (v×B),dl 1 Eb=vB·mb 思考】点b、a间的电势 【思考】E4-U-Un=E-,U>U

10 §10.2 动生（motional）电动势 回路或其一部分相对恒定磁场运动，引起穿 过回路的磁通变化— 动生电动势。 非静电力：  + −   ( ) ( ) ( ) b a a b v B l     ＝ d Ene f e v B     = (− ) =  动生电动势： 【思考】点b、a间的电势 + - ab b a U U rI b − a =  ab − Ub Ua ,  = vBab -e V f I B a c b d v  B  f 【思考】 dt  ＝ − d ?