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1、本章目录,19-1 法拉第电磁感应定律 19-2 楞次定律 19-3 感应与能量转换 19-4 感生电场 19-5 电感器与电感 19-6 自感与互感 19-7 磁场中所储存的能量 磁场的能量密度,计划学时：,第19章 电磁感应,19-1 法拉第电磁感应定律,电流回路磁场,力矩,力矩磁场,电流？,1820年 ： 奥斯特实验：电 磁,1821 1831年：法拉第实验：磁 电,对称性,磁体相对于回路运动时，电流表显示导线回路中出现电流。,实验一：,感应电流；电磁感应现象；感应电动势,当刚合下开关S(接通右边线圈中的电流)或刚打开它(切断右边线圈中的电流)时，电流计显示左边线圈中的出现电流。,实验二
2、：,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：,: 通过线圈的磁通链数(全磁通),法拉第电磁感应定律内容：,使通过回路的磁通量变化的一般方法：,(1)使线圈中磁感应强度的大小B变化； (2)使线圈的面积或位于磁场内的那部分面积变化； (3)使磁感应强度B的方向与线圈面积之间的夹角变化。,楞次定律,19-2 楞次定律,楞次定律：感应电流的方向总是使它所产生的磁场去反抗产生它的磁通量的变化。,一、 反抗磁极移动,二、反抗磁通量变化,回路中感应电流i的方向总是使它产生的磁感应强度 去反抗引起i的磁感应强度 的变化。 总是和增加的 方向相反(a,c) ；而与减弱的 的方向相同(a,
3、c) 。,讨论,一只FenderStratocaster型电吉他，具有三组（每组6个）电拾音器(在其宽体内)。通过拨动开关，演奏者就能挑选哪一组拾音器向放大器和接着的扬声系统发送信号。,当使金属弦(它像一个磁体)振动时，它在线圈中引起磁通量的变化而感应出电流。,19-3 感应与能量转换,当回路留在磁场中的长度为x时,穿过回路的磁通量为,回路中感应电动势的大小为,回路移动时的等效电路图。 R：回路的总电阻。,感应电流,回路所受到的合力：,以恒定v拉动回路时，对回路做功的功率为：,以恒定v拉动回路时，回路中热能的功率为：,拉动回路所做的机械功表现为回路中的热能。,回路做功的功率P,实心的导体板代替
4、导体回路,导体板中的感应电流（涡流）使机械能转化为热能。,导体板绕着一根枢轴穿过磁场摆动，当它进入或离开磁场时，板中产生涡流。在摆动几次后，发热的导体板静止了。,19-4 感生电场,感生电场,随时间变化的磁场产生电场。,感生电场线闭合成环,讨论,电荷q0旋转一圆周，感生电场对电荷所做的功,电荷q0沿任意闭合路径一周，感生电场对电荷所做的功,感生电场是非保守场（无势场、涡旋场）。,负号：楞次定律的内容,讨论,对于静电场有电势，感生电场能否引入相应的电势呢？,电势只对由静止电荷产生的电场有意义，对感生电场无意义。,19-5 电感器与电感,法拉第用于发现感应定律的粗制的电感器。,电感器：可用来产生磁
5、场。 符号：,在电感器的线圈中通电流i，穿过电感器的中央区域的磁通量为,定义：电感,单位：特米2/安，Tm2/A 亨利，H,解： 设线圈中通电流i；,例1,求：接近其中央单位长度的电感。,一横截面积为A的长螺线管。,i,考虑在接近螺线管中央长为l的一段；,l,穿过这一段的全磁通：,根据电感的定义：,接近其中央单位长度的电感,对于螺线管，接近其中央单位长度的电感,电感仅取决于电感器的几何结构。,注意,的单位可表示为亨/米。,19-6 自感与互感,(1)自感现象,一、自感,由于回路中电流变化，引起穿过回路包围面积的全磁通变 化，从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现象。,对任一电感器，有：,由法拉第电磁感应定律：,二、互感,(1) 互感现象, 定义互感：,由法拉第电磁感应定律：,交换线圈1、2，可得：,可以证明：,单位：亨利，H,19-7 磁场中所储存的能量 磁场的能量密度,一、磁场中所储存的能量,切断电路：,电流 从i 0,电流由 过程中自感电动势 所做的功等于线圈中储存的磁能,线圈中储存的磁能：,二、磁场的能量密度,对长直螺线管，横截面积A，电流i， 单位长度的电感：,单位体积储存的磁能：,考虑接近其中央长度为l的一段。,可以推广到一般情况,磁场的能量密度,磁场能量,
