《大学物理教程》课程教学资源（PPT课件讲稿，上册）第十一章 变化中的磁场和电场 §11.1 电磁感应（1/2）

第十一章变化中的磁场和电场 结构框图 法拉第电磁感感应电动势磁场 应定律 的计算 能量 麦克斯韦的 涡旋电场 经典电磁理论 两条假设 位移电流 的基本方程 学时:8

第十一章 变化中的磁场和电场 结构框图 法拉第电磁感 应定律 感应电动势 的计算 磁场 能量 麦克斯韦的 两条假设 涡旋电场 位移电流 经典电磁理论 的基本方程 学时：8

相对论建立以前,人们通过对变化中的场的研究认识到 电场与磁场的联系,并建立了经典电磁学的基本方程 s11.1电磁感应 法拉第电磁感应定律 1820年: 奥斯特实验:电一磁对称性 1821—1831年:法拉第实验:磁一电 内容:闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的 磁通量的变化率成正比: N om d(nom) dy dt dt dt

相对论建立以前，人们通过对变化中的场的研究认识到 电场与磁场的联系，并建立了经典电磁学的基本方程。 §11.1 电磁感应 一. 法拉第电磁感应定律 1820年 ： 奥斯特实验：电 — 磁 1821 — 1831年：法拉第实验：磁 — 电 对称性 内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的 磁通量的变化率成正比： t t N t N m m m d d d d( ) d d    = − = − = −

dom d(ng d N dt dt dt Wn=Nvn:通过线圈的磁通链数(全磁通) 讨论: (1)ynB通量还是{通量?还是二者皆可? (2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么? (3)引起变化的原因有哪些?与参考系选择有关吗?

 m = N m : 通过线圈的磁通链数（全磁通） 讨论： (2) 式中负号含义, 楞次定律的本质是什么？ (1) 通量还是 H 通量？还是二者皆可？  m B   : (3) 引起  m 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？ t t N t N m m m d d d d( ) d d    = − = − = −

(1)n:B通量还是H通量?还是二者皆可? 中学: 原副线圈实验 铁棒 K h=nl 线圈 B 61,n 原线圈 引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路 的B通量的变化,而不是H通量的变化

(1) 通量还是 H 通量？还是二者皆可？  m B   : 中学： 原副线圈实验 K 原线圈 付线圈 铁 棒 G B nI = 0r H = nI 引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路 的 B 通量的变化，而不是 通量的变化  H 

N dom d nom) dy dt dt dt (2)式中负号含义,楞次定律的本质是什么?能量守恒 N S N「N|S 如右所示,用楞次定律分析可知,无论 磁棒插入还是拔出线圈的过程中,都要 克服磁阻力而作功,正是这部分机械功 转化成感应电流所释放的焦耳热,所以 小灯泡亮了

t t N t N m m m d d d d( ) d d    = − = − = − (2) 式中负号含义, 楞次定律的本质是什么？ v N N s s v s N N s 如右所示，用楞次定律分析可知，无论 磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要 克服磁阻力而作功，正是这部分机械功 转化成感应电流所释放的焦耳热，所以 小灯泡亮了。 能量守恒

(3)引起变化的原因有哪些?与参考系选择有关吗? on=「B.dS=「 Bcos ads 引起n变化的原因:B,O,S变化 对线圈参考系:B变化 -1 sNN|S对磁铁参考系: B与S相对位置关系变化。 不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式, 分两种情况处理

(3) 引起  m 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？   =  = s s  m B dS BcosdS   引起  m 变化的原因： B,,S 变化 v s N N s 对线圈参考系： B 变化  对磁铁参考系： B与S相对位置关系变化。  不同惯性系中的变换很难概括为一个简单公式， 分两种情况处理

动生电动势 1.磁场不变,导体运动引起穿过回路的磁通量变化 所产生的感应电动势叫动生电动势 2.产生机理:产生C动的非静电力是什么? B 平衡时fm=f × xue- qvB=gE=q × e AU= Bly × cd~电源,反抗彡做功,将十q由负极>正极, 维持4U的非静电力一洛仑兹力fm

二. 动生电动势 1. 磁场不变，导体运动引起穿过回路的磁通量变化 所产生的感应电动势叫动生电动势。 平衡时 U = Blv m e f = f l U qvB qE q  = = ~ 电源， 反抗 做功，将 由负极 正极， 维持 的非静电力 — 洛仑兹力 cd m f  + q e f  → U 2. 产生机理： 产生  动 的非静电力是什么？ m f l + − e f d c v  →      B        U

B× × 产生￡动的非静电力 × B K 非静电场强 × E × K==vXB 由电动势定义2=∫Ed=∫(×Bd (经内电路) (经内电路) 或 (×B)d L 注:动生电动势只存在于运动导体内

产生  动 的非静电力 m f l + − e f d c v  →      B        U FK fm qv B     = =  v B q f E m K     = =  非静电场强  + − =  = （经内电路） 动 E l K    d  + −   （经内电路） v B l    由电动势定义： ( ) d v B l L    = (  )d 动  或：  注: 动生电动势只存在于运动导体内

3.能量关系 思考:洛仑兹力不对运动电荷做功 洛仑兹力充当非静电力 矛盾? × × A>0 Fxcm A,<0 A=0 × B 充当非静电力的只是载流子 所受总磁场力的一个分力

3. 能量关系 充当非静电力的只是载流子 所受总磁场力的一个分力 洛仑兹力不对运动电荷做功 洛仑兹力充当非静电力 矛盾？ 思考： y x d c   B    Afm  0 '  0 fm A AFm = 0 m f v +  + − ' v  ' m f V  Fm 

4.计算(两种方法) (1)由电动势定义求 1k·d E 1=中(节×B)d E动=J(v×B)d (经内电路) (2)由法拉第定律求E=dVm dt 如果回路不闭合,需加辅助线使其闭合 E大小和方向可分别确定

4. 计算（两种方法） (2) 由法拉第定律求 t m d d  = −  如果回路不闭合，需加辅助线使其闭合。 大小和方向可分别确定。 (1) 由电动势定义求 E l v B l L L K      = d = (  )d 动     =   + − （经内电路） 动 v B l     ( ) d