福州大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿，电磁场、热学）18 电磁感应现象法拉第电磁感应定律

法拉第电礅感应定律

1 法拉第电磁感应定律

、电磁感应 引:1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应, 人们就开始了其逆效应的研究。 1831年八月英国物理学家 M.Faraday发现了电磁感 应现象并总结出电磁感应定律,大大推动了电磁理论 的发展。 电磁感应定律的发现,不但找到了磁生电的规律, 更重要的是它揭示了电和磁的联系,为电磁理论奠定了 基础。并且开辟了人类使用电能的道路。成为电磁理论 发展的第一个重要的里程碑。 1电磁感应现象 当回路磁通发生变化时在回路中产生电流的现象 称为电磁感应现象。产生的电流叫感应电流

2 一、电磁感应 1.电磁感应现象 引 ：1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应， 人们就开始了其逆效应的研究。 1831年八月英国物理学家M.Faraday发现了电磁感 应现象并总结出电磁感应定律，大大推动了电磁理论 的发展。 电磁感应定律的发现，不但找到了磁生电的规律， 更重要的是它揭示了电和磁的联系，为电磁理论奠定了 基础。并且开辟了人类使用电能的道路。成为电磁理论 发展的第一个重要的里程碑。 当回路磁通发生变化时在回路中产生电流的现象 称为电磁感应现象。产生的电流叫感应电流

几个实验 P K B变 B变 3 ×××× B B ×××|×× S变 e变

3 几个实验B 变N ① S B v S 变 K B 变 ② B θ 变 w n 0  ③ ④

2楞次定律 1834年楞次提出判断感应电流的方法, 叙述:闭合回路中感应电流的方向总是使得它所激发 的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化 B bB 感 dom 70 <0 B 感应电流的效果,总是反抗引起感应电流的原因。 这个原因包括引起磁通量变化的相对运动或回路的形变。 感应电流方向的判断方法: ①回路中如是增加还是减少②由楞次定律确定B感方向; ③由右手定则判定I成方向

4 I感 I感  0 dt d m  0 dt d m 1834年楞次提出判断感应电流的方法， 叙述：闭合回路中感应电流的方向总是使得它所激发 的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。 感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。 2.楞次定律 B  B  B感  B感  感应电流方向的判断方法: ①回路中m 是增加还是减少；②由楞次定律确定 B感 方向； ③.由右手定则判定 I感 方向。 这个原因包括引起磁通量变化的相对运动或回路的形变

、法拉第电磁感应定律 负载 1电源的电动势 电源:将其它形式的能量转变为 电能的装置。 在电源内部存在一非静电力,A电源B 该非静电力将正电荷从电势低的电 源负极移动到电势高的正极。 负载 定义:电源电动势 在电源内把单位正电荷从负极移 到正极的过程中非静电力所作的功 设在电源内把正电荷dq从负极移到 正极的过程中非静电力所作的功dA 电源

5 二、法拉第电磁感应定律 1.电源的电动势 电源：将其它形式的能量转变为 电能的装置。 在电源内部存在一非静电力， 该非静电力将正电荷从电势低的电 源负极移动到电势高的正极。 负载 A B 电源 在电源内把单位正电荷从负极移 到正极的过程中非静电力所作的功。 定义：电源电动势 设在电源内把正电荷dq从负极移到 正极的过程中非静电力所作的功dA

电源电动势÷at 单位:伏特 它描写了电源将其它形式能量转变成电能的能力 利用场的观点,可以把非静电力的作用看成是 种非静电力场的作用,并把这种场称为外来场。以 来表示外来场的强度 外来场对电荷dq的非静电力就是:Fk=Ek d q 在电源内,电荷dq由负极移到正极时非静电力所作的 功为: d∫F团=(Ed,d=d[Ek esdA「Ekdl电动势是标量但含正负

6 FK EK dq   = dq dA  = 外来场对电荷dq的非静电力就是： 电源电动势 单位：伏特。 它描写了电源将其它形式能量转变成电能的能力。 在电源内,电荷dq由负极移到正极时非静电力所作的 功为： dA F dl k    + − =   + − = E dq  dl k   ( )  + − = dq E  dl K   E dl dq dA k    + −  = =  电动势是标量,但含正负。 利用场的观点，可以把非静电力的作用看成是一 种非静电力场的作用，并把这种场称为外来场。以 来表示外来场的强度。 EK 

规定: C=E 电动势的正方向:自负极经电源内部指向正极的方向。 注意电动势与电势的区别: 电动势是和非静电力的功联系在一起的,它完全取 决于电源本身的性质与外电路无关; 电势是和静电力的功联系在一起的,它的分布与外 电路的情况有关。 2,法拉第电磁感应定律 当回路磁通发生变化时在回路中会产生电磁感应 现象。产生的电流叫感应电流。 回路中有电流,意味着回路中有电动势,这个电 动势是由磁通量的变化引起的,故叫感应电动势。 感应电动势比感应电流更能反映电磁感应的现象的本质。 7

7 规定： 电动势的正方向：自负极经电源内部指向正极的方向。 注意电动势与电势的区别： •电动势是和非静电力的功联系在一起的，它完全取 决于电源本身的性质与外电路无关； •电势是和静电力的功联系在一起的，它的分布与外 电路的情况有关。 2.法拉第电磁感应定律 当回路磁通发生变化时在回路中会产生电磁感应 现象。产生的电流叫感应电流。 回路中有电流，意味着回路中有电动势，这个电 动势是由磁通量的变化引起的，故叫感应电动势。 感应电动势比感应电流更能反映电磁感应的现象的本质。 E dl k    + −  = 

电磁感应现象应理解为:当穿过导体回路的磁通量发 生变化时,回路中就产生感应电动势。 法拉第总结了感应电动势与磁通量变化之间的关系, 得到了法拉第电磁感应定律 1内容:导体回路中的感应电动势的大小与穿过导体 回路的磁通量的变化率成正比 写成等式:E=-hdmn 在SI制中k=1 单位:伏特(V=Wb/s) 负号表示感应电动势总 是反抗磁通量的变化 电动势方向: 确定回路的绕行方,E0ε与回路L绕向同向

8 dt d k  m  = − 在 SI 制中 k =1 dt d m  = − 写成等式： 单位:伏特（1V=1Wb/s） 1.内容：导体回路中的感应电动势的大小与穿过导体 回路的磁通量的变化率成正比. 电磁感应现象应理解为：当穿过导体回路的磁通量发 生变化时，回路中就产生感应电动势。 法拉第总结了感应电动势与磁通量变化之间的关系， 得到了法拉第电磁感应定律。 负号表示感应电动势总 是反抗磁通量的变化   0  与回路 L绕向相反 ;   0  与回路L绕向同向; 电动势方向: 确定回路的绕行方向，

若有N匝线圈,它们彼此串联,总电动势等于各匝线 圈所产生的电动势之和。 设每匝的磁通量为1、φ2、￠3…,则有: do do2 do3 d(1+2+3+…) dt dt dt 磁通链数(磁链):W=+2+n3+ d(+的2+g3+…) y 2感应电流、感应电量水 若每匝磁通量相同:E= y d E dt 回路中的感应电流l感:=_1dn rr dt 感应电流与中m随时间变化率有关

9 磁通链数（磁链）:  =1 +2 +3 + dt d( ) 1 + 2 + 3 + = −     若有N匝线圈，它们彼此串联，总电动势等于各匝线 圈所产生的电动势之和。  dt d dt d dt d1 2 3  = − − − dt d 若每匝磁通量相同：  = − dt d N  = − 感应电流与 m随时间变化率有关。 2.感应电流、感应电量 回路中的感应电流 I感： R I i  感 = dt d R 1  m = − dt d( ) 1 + 2 + 3 + = −    dt d = − dt d m  = − 设每匝的磁通量为 1、  2 、  3  ，则有：

因为感应电流又可表示为:I成= 感应电量为: dt q=. dt R∽hdt rAml R 感应电量只与回路中磁通量的变化量有关,与磁 通量变化的快慢无关。 3.应用法拉第电磁感应定律解题的方法 1选择回路的绕行方向,确定回路中的磁感应强度B; 2由=B:S求回路中的磁通量中 3由1=-Nm求出E;4由E;的正负判定其方向 dt 10

10 dt dq I感 = 感应电量为：  = 2 1 t t q I 感dt  = − 2 1 1 t t m dt dt d R   = − 2 1 1 m m d m R    感应电量只与回路中磁通量的变化量有关，与磁 通量变化的快慢无关。 ( ) 1 m1 m2 R =  − 因为感应电流又可表示为： 1.选择回路的绕行方向，确定回路中的磁感应强度 B ；  =  s m B dS   2.由  求回路中的磁通量m ； i  dt d N m i  3.由  = − 求出 ； 4.由 i  的正负判定其方向 3.应用法拉第电磁感应定律解题的方法