楞次定律闭合回路的感应电流的方向课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章,电磁感应 电磁场,8-1 电磁感应的基本定律,一、电动势,将其他形式的能量转变为电能的装置.,描写电源将其他形式能量转变为电能的,能力,.,非静电力,在电源内部从负极到正极移动单位正电荷所作的功，等于非静电性场强在闭合电路上的环流.,1.,电源,2.,电动势,3.,电源电动势,规定电动势的指向从电源负极经内电路指向正极.,电源内,二、楞次定律,闭合回路的感应电流的方向，总是企图使感应电流本身所产生的通过回路面积的磁通量,去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量的变化.,用,楞次定律,判断感应电流方向的方法:,引起感应电流的磁场 的方向及回路中,是增加还是减少；,由,螺旋关系由 方向确定,I,感,.,由楞次定律确定,方向；,增加 与 反向;,减小 与 同向.,三、法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小,正比于通过导体回路的,磁通量的变化率,.,N,匝线圈时,感应电流,(SI),（各匝中 相同）,例：,证明在均匀磁场 中，面积为,S、,匝数为,N,的线圈以角速度 绕垂直于 的轴线匀速转动时，(1)线圈中的感应电动势按正弦规律变化;(2)若线圈自成闭合回路,电阻为,R,则在一周内外力矩所作的功等于感应电流所放出的焦耳热,.,解：,(1)在任一时刻,t,（为,t=0,时 与 的夹角）,令,(2),感应电流放出的焦耳热为,线圈所受磁场的作用力矩的大小为,外力矩所做的功,即在一周内外力矩所作的功等于感应电流所放出的焦耳热.可见，在电磁感应现象中是遵从能量守恒定律的.,令,8-2 动生电动势*涡旋电场,一、动生电动势,（1）稳恒磁场中的导体运动,（2）导体不动，磁场变化,动生电动势,感生电动势,引起磁通量变化的原因,在磁场中,导体棒以速度,沿金属导轨向右运动，棒内的自由电子被带着以速度 向右运动，因而每个自由电子都受到,洛伦兹力的作用.,当导体在磁场中运动时内部的电荷所受的洛伦兹力 为非静电力.它驱使自由电子向,b,端聚集，,ab,棒为电源，,a,端为正极，,b,端为负极.,a,b,自由电子所受的洛伦兹力:,非静电性场强,只在电源,ab,棒中存在，故,*三、涡旋电场,麦克斯韦尔假设变化的磁场在其周围空间激发一种电场，这个电场叫,感生电场,.,闭合回路中的感生电动势,负号表示 与 成左螺旋关系.,由于圆柱形空间的对称性及磁场均匀增加，圆形磁场区域内 感线为一系列同心圆.且同一圆周上 大小相等,方向沿切线,指向与,成左螺旋关系.,o,R,解:,例:半径为,R,的,圆柱形空间内存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度 以 的变化率均匀增加时，求圆柱形空间内各点处感生电场的场强,.,L,作半径为,L,的环形路径,由,有,8-3 自感 *互感 磁场的能量,一、,自感电动势,由于回路自身电流产生的磁通量发生变化，而在回路中激发的感应电动势叫,自感电动势,.,自感系数,写成等式：,由法拉第电磁感应定律可知：,而,线圈的磁链与线圈中的电流,I,成正比,定义,1.自感系数,物理意义:单位电流引起的自感磁通链数.,单位：,H（,亨利），,mH（,毫亨）.,1H,=,10,3,mH,除铁心线圈外，自感系数与线圈的大小、形状、匝数及线圈内磁介质的特性有关，而与,线圈中电流无关,.,当线圈自感系数不变时，,2.自感电动势,自感电动势,负号是楞次定律的数学表示，表明电流增加时，自感电动势与原电流反向；电流减少时，自感电动势与原电流同向.,例:一长直螺线管，线圈匝数为,N,，,长度为,l,，,横截面积为,S,，,充满磁导率为,的磁介质，求线圈的自感系数,L.,解:,所以,*二、互感电动势,当一个线圈中电流发生变化时在另一个线圈中产生互感电动势.,I,1,在,I,2,电流回路中所产生的磁通量,理论可证明互感系数,互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围的磁介质有关.非铁磁介质情况下，互感系数,M,与电流无关.,1.,互感系数,I,2,在,I,1,电流回路中所产生的磁通量,2.互感电动势,线圈,1,电流变化在线圈,2,中产生的互感电动势,线圈,2,电流变化在线圈,1,中产生的互感电动势,互感系数是表示互感强弱的物理量.,例:,两长螺线管,C,1,和,C,2,共轴相套,半径分别为,r,1,和,r,2,(,r,1,r,2,),长度均为,l,匝数分别为,N,1,和,N,2,管内磁介质的,磁导率为,求,它们的互感系数,M,.,解:,设半径为 的线圈中通有电流 ,穿过半径为 的线圈的磁通链匝数为,代入 计算得,则,同理,则,三、磁场能量,为电源作功.,为电源反抗自感电动势作的功.,为回路电阻所放出的焦耳热.,由闭合电路的欧姆定律,L,磁场能量密度,磁场能量,自感线圈磁能,8-4 位移电流 麦克斯韦方程组,一、两类电场静电场和涡旋电场,静电场,感应电场,统一的电场,二、传导电流和,位移电流,以,L,为边做任意曲面,S,1,，,电流,I,穿过,S,1,面,用含电容器电路考察，安培环路定理,电流,I,未穿过,S,2,面，即从,S,2,看，,L,未包含,I,I,+,-,L,由此看出对于同一个环路,L,，由于对环路所张的曲面不同，所得到的结果也不同，出现了理论上的矛盾.,从自然规律的对称性，联想变化磁场能产生涡旋电场，那么变化的电场也可能产生磁场，,麦克斯韦将,电位移矢量,的变化视为,位移电流,，可激发磁场，从而提出了位移电流假设，并定义位移电流强度,为电位移矢量的通量,.,全电流,全电流定律,三、电磁场和麦克斯韦方程组,变化的磁场激发感生电场，而关于位移电流的假设又说明变化的电场激发感生磁场,.,事实上，存在交变电场的空间必然存在交变磁场；存在交变磁场的空间必然存在交变电场，它们相互联系，相互激发，组成一个统一的,电磁场,.,（1）,（4）,（2）,（3）,内容总结,第八章。将其他形式的能量转变为电能的装置.。非静电力在电源内部从负极到正极移动单位正电荷所作的功，等于非静电性场强在闭合电路上的环流.。规定电动势的指向从电源负极经内电路指向正极.。闭合回路的感应电流的方向，总是企图使感应电流本身所产生的通过回路面积的磁通量,去补偿或者反抗引起感应电流的磁通量的变化.。感应电动势的大小正比于通过导体回路的磁通量的变化率.。线圈所受磁场的作用力矩的大小为。8-2 动生电动势*涡旋电场。由于回路自身电流产生的磁通量发生变化，而在回路中激发的感应电动势叫自感电动势.。而线圈的磁链与线圈中的电流I成正比。负号是楞次定律的数学表示，表明电流增加时，自感电动势与原电流反向。电流减少时，自感电动势与原电流同向.。当一个线圈中电流发生变化时在另一个线圈中产生互感电动势.。线圈2电流变化在线圈1中产生的互感电动势。8-4 位移电流 麦克斯韦方程组。一、两类电场静电场和涡旋电场。（3）,