西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿，上册）第三篇 相互作用和场 第十一章 变化中的磁场和电场 § 11.1 电磁感应（续）

第三篇相互作用和场 第十一章变化中的磁场和电场 筹个≈第一 本章共35讲

? 本章共3.5讲 第三篇 相互作用和场 第十一章 变化中的磁场和电场

§11.1电磁感应(续) 法拉第电磁感应定律 动生电动势 感生电动势 1.导体回路不动,由于磁场变化产生的感应电动 势叫感生电动势 d aB NB. dS=-N ds dt 2.产生感生电动势的非静电力? 问题:(1)是不是洛仑兹力? v=0,∫=φ×B=0不是洛仑兹力

§ 11.1 电磁感应(续) 一 .法拉第电磁感应定律 二 .动生电动势 三 .感生电动势 1 . 导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动 势叫感生电动势 . S t B NB S N t t s s     d d d d d d    = − = −  = −     2 . 产生感生电动势的非静电力？ 问题：（1）是不是洛仑兹力？ v = 0, f = qv  B = 0     不是洛仑兹力

(2)会是什么力? 电荷受力F=gE+quν×B 不是磁场力,不是静电力, 只可能是一种新型的电场力 假设:存在一种不同于静电场的新类型的电场 (感生电场、涡旋电场)。它来源于磁场的 变化,并提供产生感生电动势的非静电力 电荷受力:F=qE静+qE感+×B 非静电力:涡旋电场力(感生电场力)Fk=F=9E 非静电场强:E=E 由电动势定义:6=5E:d=E

（2）会是什么力？ 电荷受力 F qE qv B     = +  不是磁场力，不是静电力， 只可能是一种新型的电场力 假设：存在一种不同于静电场的新类型的电场 （感生电场、涡旋电场）。它来源于磁场的 变化，并提供产生感生电动势的非静电力 . 电荷受力： F qE qE qv B      = 静 + 感 +  非静电力：涡旋电场力（感生电场力） 非静电场强： EK E感   = FK F感 qE感    = = 由电动势定义：   =  = L L K E dl    感 E l   感 d

3感生电场的基本性质 由电动势定义: x·dZ E 由法拉第定律: d aB ds dt at 得:,E感·d OB N ds at 负号:楞次定律的内容 感生电场是非保守场(无势场、涡旋场)

由电动势定义：   =  = L L K E dl    感 E l   感 d 由法拉第定律： S t B N t m   d d d    = − = −    感 感生电场是非保守场（无势场、涡旋场）。  =  E l L   感 d S t B N   d   − 得：  负号：楞次定律的内容 3.感生电场的基本性质

又:感生电场线闭合成环 B 感 感 dB dB <0 dt dt EdS=0感生电场是无源场

又：感生电场线闭合成环 d = 0  E S s   感 感生电场是无源场。 0 d d  t B E感  E感  B  E感  E感  0 d d  t B                   B 

4.两种电场比较 比较 静电场 感生电场 起源由静止电荷激发 白变化的磁场激发 电电场线为非闭合曲线电场线为闭合曲线 场线形状 dB B >0 dt 感

4 . 两种电场比较 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电场线为闭合曲线 0 d d  t B  E感  B  电场线为非闭合曲线 静电场 感生电场 起源 电 场 线 形 状 比较

比较 静电场 感生电场 二性质 有源:5E=19|无源:Ess=0 保守:5Emd=0非保守(涡旋): Edimr aB ds 特点不能脱离源电荷存在 可以脱离“源”在空间传播 对场中 电荷的 静=qE静 感=q上感 作用 相互作为产生静电力,「出×6 |联系可以引起导体中电荷堆积, 从而建立起静电场 A B

s E静  S = q 内 0 1 d    d = 0 s E S   有源： 无源： 感 保守： d = 0 L E l   静  =  E l L   d 感 S t B N S   d   −  非保守（涡旋）： 不能脱离源电荷存在 可以脱离“源”在空间传播 F静 qE静   = F感 qE感   = 静电场 感生电场 性质 特点 对场中 电荷的 作用 相互 联系 比较 作为产生 的非静电力， 可以引起导体中电荷堆积， 从而建立起静电场 . F感   感 0 d d  t B A B B  − + E感           

5.感生电场存在的实验验证 1)电子感应加速器 (医疗,工业探伤,中低能粒子物理实验) B >0 通交流电的电磁铁 真空环 2)涡电流 当导体置于变化的磁场中时,由于在变化的磁场 周围存在着涡旋的感生电场,感生电场作用在导体 内的自由电荷上,使电荷运动,形成涡电流

5. 感生电场存在的实验验证 2)涡电流 当导体置于变化的磁场中时，由于在变化的磁场 周围存在着涡旋的感生电场，感生电场作用在导体 内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡电流。 0 d d  t B I涡 1)电子感应加速器 （医疗，工业探伤，中低能粒子物理实验） 通交流电的电磁铁 真空环

应用举例 在冶金工业中,某些活泼的稀有金属在高温下容易 氧化,将其放在真空环境中的坩埚中,坩埚外绕着通 有交流电的线圈,利用涡流对金属加热,防止氧化 抽真空 抽真空 8 显像管 °在制造电子管、显像管或激光管时,在做好后要 抽气封囗,但管子里金属电极上吸附的气体必须加 热到高温才能放出而被抽走利用涡电流加热的方法, 一边加热,一边抽气,然后封口

• 在冶金工业中，某些活泼的稀有金属在高温下容易 氧化，将其放在真空环境中的坩埚中，坩埚外绕着通 有交流电的线圈，利用涡流对金属加热，防止氧化。 抽真空 应用举例 • 在制造电子管、显像管或激光管时，在做好后要 抽气封口，但管子里金属电极上吸附的气体必须加 热到高温才能放出而被抽走,利用涡电流加热的方法， 一边加热，一边抽气，然后封口。 抽真空 显像管

电磁炉加热时炉体本身并不发热,在炉内线圈接通 交流电时,在炉体周围产生交变的磁场。当金属容器 放在炉上时,在容器上产生涡电流,使容器发热,达 到加热食物的目的 电度表记录用电量,就是利用通有交流电的铁心产 生交变的磁场,在缝隙处铝盘上产生涡电流,涡电流 受磁场作用,表盘受到一转动力矩,使表盘转动

• 电磁炉加热时炉体本身并不发热，在炉内线圈接通 交流电时，在炉体周围产生交变的磁场。当金属容器 放在炉上时，在容器上产生涡电流，使容器发热，达 到加热食物的目的。 • 电度表记录用电量，就是利用通有交流电的铁心产 生交变的磁场，在缝隙处铝盘上产生涡电流，涡电流 受磁场作用，表盘受到一转动力矩，使表盘转动。 o o