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1、本次课本次课 后作业后作业本课重点：本课重点：本课本课 难点：难点：法拉第电磁感应定律及其应用法拉第电磁感应定律及其应用 12 - 1 电磁感应定律电磁感应定律12 - 2 动生电动势和感生电动势（动生电动势和感生电动势（ I） P374 12-1、 4、 第十二章第十二章 电磁感应电磁感应12 - 1 电磁感应定律电磁感应定律(Faraday Law of Electromagnetic Induction) 18世纪以前人们认为电与磁世纪以前人们认为电与磁静电静电 静磁静磁18世纪末伏打电池的发明后世纪末伏打电池的发明后电电 “生生 ” 磁磁法拉第用了十年时间法拉第用了十年时间磁磁 “生生
2、 ”电电 (电磁感应电磁感应 )对电磁感应的更深入研究对电磁感应的更深入研究实现了光、电、磁的统一实现了光、电、磁的统一是分离的、毫不相干的是分离的、毫不相干的 在偶然中奥斯特发现在偶然中奥斯特发现发现了电磁感应现象及其规律，发现了电磁感应现象及其规律， 麦克斯韦发现电磁场基本方程组。麦克斯韦发现电磁场基本方程组。这标志着经这标志着经典物理大厦典物理大厦已告峻工已告峻工ZnCu伏打电池伏打电池此方法可产生大规模此方法可产生大规模的持续电流，电从此的持续电流，电从此进入人类生产和生活进入人类生产和生活领域（电气时代到来领域（电气时代到来）。）。一一 . 电磁感应现象电磁感应现象 一一 . 电磁感
3、应现象电磁感应现象 法拉第做的大量这方面的实验，法拉第做的大量这方面的实验，1. 磁铁磁铁 线圈线圈2. 通电线圈通电线圈 B （ 电流变化）电流变化） 感应电动势感应电动势 导体回路导体回路 变化变化与静电感应作比较，与静电感应作比较，上面分析反映电磁感应的核心是确定上面分析反映电磁感应的核心是确定感应电流感应电流 线圈线圈 A产生感应电流产生感应电流 法拉第把此法拉第把此现象叫做现象叫做 电磁感应电磁感应 。 感应电流感应电流 感应电动势感应电动势 可分为两大类：可分为两大类： （ 12-1a） 式中式中 为导体回路为导体回路 L的磁通的磁通 导体回路导体回路 L二二 . 法拉第定律法拉第
4、定律 1. 方向方向(1) 先规定回路先规定回路 L(3) 由（由（ 12-1a） 式求出式求出 。(2) 当当 L绕向与绕向与 B成右旋关系时，成右旋关系时，L为导体回路的为导体回路的可由（可由（ 12-1a） 式算出，具体做法是：式算出，具体做法是： 的绕行方向；的绕行方向； 取正，反之取负；取正，反之取负； 若若 0，则，则 与与 L绕向一致，反之相反。绕向一致，反之相反。 总感应电动势，总感应电动势， 2实用上：大小实用上：大小 练习练习3 L若为若为 N匝串联，则匝串联，则 增加增加2实用上：大小实用上：大小 , 方向由方向由 楞次定律楞次定律 确定。确定。 为全磁通（或磁链）。为全
5、磁通（或磁链）。 通常通常 ，这时，这时 4感应电流感应电流 （ 12-2） 由于由于 ，考虑上式有，考虑上式有 嗯，这是嗯，这是 tt+ dt时间内通过横截时间内通过横截面积的电量面积的电量abcdvOxx即即 （ 12-3） 例例 12-1如图已知如图已知 B=0.2T、 l=10cm、 v=0.5m/s， 求求 解：解： 设设 L绕向如图，由于是匀磁场，故有绕向如图，由于是匀磁场，故有 法拉第定律法拉第定律 “-”表示表示流过任一截面的感应电量流过任一截面的感应电量 于是于是 L增加增加感应电动势方向感应电动势方向 与回路绕向相反。与回路绕向相反。 AS解：解： 环管内环管内 ，于是，于
6、是 A的全磁通的全磁通 由法拉第定律由法拉第定律 所以所以 “-”表示表示 . 例例 12-2如图已知如图已知 n=50匝匝 /cm、 S= 、 匝匝、 、 ，求，求 =？ =？ I bavlt=0例例 12-3如图已知如图已知 I、 a、 b、 l、 v， 求求 t时刻时刻 解：解： （ 1）因为）因为 S上磁场非均匀，上磁场非均匀，于是回路于是回路 L时刻时刻 t 的磁通的磁通 （ 2）由法拉第定律）由法拉第定律 ，方向，方向 可见感应电动势随可见感应电动势随 t 变化。变化。 rrdr（ 1）故先取故先取 dS， 则则 其他例题其他例题 *12 - 2动生电动势和感生电动势（ Motio
7、n Electromotive Force and Induced Electromotive）2） B随时间变化，而回路的任一部分都不运动1） B不随时间变化，而闭合回路的整体或局部在磁场中运动。I进一步根据导体回路磁通变化的原因不同，可将感应电动势分成两类。 -动生电动势-感生电动势 q+ + 电源电源 电阻电阻12 - 2 动生电动势和感生电动势（动生电动势和感生电动势（ I） 在进行这种讨论前，我们先在进行这种讨论前，我们先介绍一般电动势的概念。介绍一般电动势的概念。 电动势：电动势： 非静电力把单位正电荷非静电力把单位正电荷式中式中 沿沿 的的 指向。指向。 那么在动生电动势中那么在
8、动生电动势中电动势电动势 方向方向什么力充当电源的非静电力呢？什么力充当电源的非静电力呢？ 从负极移正极所做的功从负极移正极所做的功 。bav一一 . 动生电动势动生电动势 1. 动生电动势公式动生电动势公式 因为因为 故故 a端将积累负电荷。端将积累负电荷。可见在动生电动势中可见在动生电动势中 非静电力非静电力这时这时 (1) 线元的动生电动势线元的动生电动势 (2) 导线导线 L的动生电动势的动生电动势 方向沿方向沿 的指向。的指向。 可见对动生电动势这种可见对动生电动势这种感应电动势感应电动势 e+分析分析 从而在从而在 ab间间形成一个稳定的电势差。形成一个稳定的电势差。 洛仑兹力洛仑
9、兹力洛仑兹力做功问题洛仑兹力做功问题 *我们就多了我们就多了一条计算的方法。一条计算的方法。 课堂练习课堂练习 P371 12-1、 3、 4 作业作业 P374 12-1、 4、(2) 导线导线 L的动生电动势的动生电动势 方向沿方向沿 的指向。的指向。 可见对动生电动势这种可见对动生电动势这种感应电动势感应电动势 我们就多了我们就多了一条计算的方法。一条计算的方法。 本课重点：本课重点：本课本课 难点：难点：法拉第电磁感应定律及其应用法拉第电磁感应定律及其应用 12 - 1 电磁感应定律电磁感应定律12 - 2 动生电动势和感生电动势（动生电动势和感生电动势（ I） 作业作业 P374 1
10、2-1、 3、楞次定律当回路磁通变化时，由感应电流所产生的感应磁通总是力图阻止原磁通的 变化 。指出：所谓阻止变化是：返回返回例：一载流长直导线通以电流 离导线距离为 a处有一底为 b， 高为 C的与长直导线共面的三角形线圈。已知 Im=10A， =314/sa=5cm， b=7cm， c=12cm。 求线圈中的感应电动势。 解：（建立坐标系 oxy）1）约定：磁通正方向与感应电动势符合右手螺旋关系。a bc2）求分割成小面元 dSoYX2）求oYXa bc2）求oYXa bc2）求oYXa bc3）求：代入数值：已知： B=Kt， LV求：例 2）均匀磁场与导体回路法线 的夹角 =600磁感
11、应强度的大小 B=Kt,（ K为常数）。 导线 L且以速率 V向右滑动，求回路中任一时刻的感应电动势。解：设 右旋BXL L已知： B=Kt， LV求：解：设 右旋BXL L可见： 1） 与 反向。2）电动势分为两部分，一部分是由场变引起的，一部分由导线运动所引起的。3）利用 求感应电动势的步骤：约定磁通与感应电动势右旋找出用 求其值BXL例 3在通有电流 I的长直导线附近，有一边长为 2a的正方形线框，该线圈绕其中心 OO以角速度 旋转，转 OO与长导线间距离为 b（ 如图所示），求线框中的感应电动势。C bADEBOOC 2aIABCCaar1r2I顶视图 解： 设 右旋通过线圈的磁通，为
12、线圈在由电流I 和线圈轴线 OO 组成的平面内的线圈投影面积中的磁通。ABCCaar1r2I顶视图IOO2abC Cr1r2r由图可知：bABCCaar1r2I顶视图IOO2abC Cr1r2rABCCaar1r2I顶视图IOO2abC Cr1r2r返回返回+ +设一导体在均匀磁场中运动自由电子受洛仑兹力充当非静电性力，则此式为动生电动势公式，也是发电机发电的最基本公式。解释 ： 且慢：前面讲了洛仑兹力不作功可发电机是要作功的呀！结论：洛仑兹力作功等于零即需外力克服洛仑兹力的一个分力使另一分力对电荷作正功返回42.b指向指向 a 2 提示提示：，当感生，当感生 电动势改变符号，则电电动势改变符号，则电流改变方向。流改变方向。返回返回1. 方向方向(1) 先规定回路先规定回路 L(3) 由（由（ 13-1a） 式求出式求出 。(2) 当当 L绕向与绕向与 B成右旋关系时，成右旋关系时，可由（可由（ 13-1a） 式算出，具体做法是：式算出，具体做法是： 的绕行方向；的绕行方向； 取正，反之取负；取正，反之取负； 若若 0，则，则 与与 L绕向一致绕向一致，反之相反。，反之相反。
