大学课件电磁学-法拉第电磁感应以及动生感生电动势.pptx
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1、4.1 法拉第电磁感应定律11820年年奥奥斯斯特特发发现现了了电电流流的的磁磁效效应应,首首次次揭揭示示了了电电流流可可以以产产生生磁磁场场以以后后,人人们们就就开开始始了了其其逆逆效效应应(磁场磁场是不是也能产生是不是也能产生电流电流)的的研究。研究。英英国国物物理理学学家家法法拉拉第第从从1821年年开开始始经经过过大大约约10年年的的实实验验研研究究,终终于于在在1831年年发发现现了了电电磁磁感感应应现象并总结出电磁感应定律。现象并总结出电磁感应定律。这这是是电电磁磁学学领领域域中中最最伟伟大大的的成成就就之之一一。它它不不仅仅为为揭揭示示电电与与磁磁之之间间的的相相互互联联系系和和
2、转转化化奠奠定定实实验验基基础础,促促进进了了电电磁磁场场理理论论的的形形成成和和发发展展,而而且且为为人人类类广广泛泛利利用用电电能能开开辟辟了了道道路路,成成为为第第二二次次工工业业和和技技术革命的开端。术革命的开端。引言引言:2法拉法拉第第英英国国伟伟大大的的物物理理学学家家和和化化学学家家。他他创创造造性性地地提提出出场场的的思思想想,磁磁场场这这一一名名称称是是法法拉拉第第最最早早引引入入的的。他他是是电电磁磁理理论论的的创创始始人人之之一一,于于1831年年发发现现电电磁磁感感应应现现象象,后后又又相相继继发发现现电电解解定定律律,物物质质的的抗抗磁磁性性和和顺顺磁磁性性,以以及及
3、光光的的偏偏振振面面在在磁磁场场中中的旋转。的旋转。MichaelFaraday1791-18673一、电磁感应现象一、电磁感应现象 磁棒相对线圈运动得越快,感应电流就越大。磁棒相对线圈运动得越快,感应电流就越大。现象一现象一 一个线圈的两端接一个线圈的两端接在电流在电流计上,构成测量计上,构成测量回路。回路。 当磁棒相对线圈当磁棒相对线圈运动时,线圈中产生运动时,线圈中产生感应电流。感应电流。感应电流的方向与磁棒的运动方向及磁极的方向有关。感应电流的方向与磁棒的运动方向及磁极的方向有关。4两两个个彼彼此此靠靠得得很很近近的的线线圈圈相相对对静静止止,线线圈圈A 和和电电流流计计相相连连。B
4、线线圈圈与与直直流流电电源源、电电阻阻器器、电电键键连连接成回路。接成回路。现象二现象二接接通通或或断断开开线线圈圈B 中中的的电电流流,在在线线圈圈A 中中会会产产生生类似于现象一的情形。类似于现象一的情形。5 当回路当回路 1 1 中电流发生变化时,在回路中电流发生变化时,在回路 2 2 中出现感应电流。中出现感应电流。R12 G6 将一根与电流计连成测量回路的导体棒放在将一根与电流计连成测量回路的导体棒放在均匀磁场中,当导体棒在恒定磁场中切割磁感应均匀磁场中,当导体棒在恒定磁场中切割磁感应线时,就会在回路中产生感应电流。导体棒运动线时,就会在回路中产生感应电流。导体棒运动得越快,感应电流
5、越大。得越快,感应电流越大。 现象三现象三7在在现现象象一一和和现现象象二二中中,线线圈圈回回路路中中的的磁磁场场发发生生了了变变化化,在在现现象象三三中中,回回路路中中的的磁磁场场并并没没有有变变化化,但但回回路路面面积发生了变化。在这三种情况积发生了变化。在这三种情况下下,有有一点是共同的一点是共同的: 不管什么原因,当穿过闭合导体回路的不管什么原因,当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,在导体回路中就会产生磁通量发生变化时,在导体回路中就会产生感应电流感应电流。这就是。这就是电磁感应现象电磁感应现象。法拉第注意到:法拉第注意到:于是,他总结出:于是,他总结出:8穿过穿过闭合导体回路的磁通
6、量都发生了闭合导体回路的磁通量都发生了变化变化 电动势电动势electromotive force electromotive force (emfemf)形成形成产产生生 当通过回路的磁通量变化时,回路中就会当通过回路的磁通量变化时,回路中就会感生电流,说明回路中出现了感生电流,说明回路中出现了感应电动势感应电动势。二、电磁感应定律二、电磁感应定律91. 1. 法拉第定律法拉第定律 (Faradaylaw(Faradaylaw) ) 法拉第注意到磁铁相对线圈运动的速率越大,法拉第注意到磁铁相对线圈运动的速率越大,线圈中感生的电流就越大。在线圈中感生的电流就越大。在18311831年他总结出:
7、回年他总结出:回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。正比。国际单位制国际单位制韦伯韦伯伏特伏特10称为称为磁通链磁通链(magneticfluxlinkage)2)若若闭闭合合回回路路由由 N匝匝密密绕绕线线圈圈串串联联而而成成,总总电电动动势势等于各匝线圈所产生的电动势之和。等于各匝线圈所产生的电动势之和。1)负负号号表表示示感感应应电电动动势势的的方方向向,即即感感应应电电动动势势总总是是与回路内磁通量随时间变化率的正负与回路内磁通量随时间变化率的正负相反相反。说明:说明:113)若闭合回路的电阻为若闭合回路的电阻为R,则感应电流为
8、:,则感应电流为:感应电量只与回路中磁通量的变化量有关,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。与磁通量变化的快慢无关。在在时间内,通过回路任一截面的时间内,通过回路任一截面的感感应电量应电量为:为:说明:说明:12电动势和磁通量都是标量,它们的电动势和磁通量都是标量,它们的“正正负负”相对于某一指定的方向才有意义。相对于某一指定的方向才有意义。用法拉第电磁感应定律确定电用法拉第电磁感应定律确定电动势的方向,通常遵循以下步骤动势的方向,通常遵循以下步骤:1)首先选定首先选定回路回路L的绕行方向。的绕行方向。2)按照右手螺旋关系确定出按照右手螺旋关系确定出回路的正法线方向。
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- 大学 课件 电磁学 法拉第 电磁感应 以及 感生 电动势