電磁感應

§11.1電磁感應的基本規律通過一個閉合回路的磁通量發生變化時，回路中就有感應電流產生——該現象稱為電磁感應現象。產生的電流稱為感應電流，相應的電動勢為感應電動勢。N一、電磁感應現象二、電動勢1.電源、非靜電電力+–如圖，在導體中有穩恒電流流動就不能單靠靜電場，必須有非靜電力把正電荷從負極板搬到正極板才能在導體兩端維持有穩恒的電勢差，在導體中有穩恒的電場及穩恒的電流。*提供非靜電力的裝置就是電源，如化學電池、硅（硒）太陽能電池，發電機等。實際上電源是把能量轉換為電能的裝置。水池泵靜電力欲使正電荷從高電位到低電位。非靜電力欲使正電荷從低電位到高電位。2.電動勢*定義描述電源非靜電力作功能力大小的量，就是電源電動勢。電源內部電流從負極板到正極板叫內電路。電源外部電流從正極板到負極板叫外電路。+–把單位正電荷從負極板經內電路搬至正極板，電源非靜電力做的功。*為了便于計算規定

的方向由負極板經內電路指向正極板，即正電荷運動的方向。+–單位：焦耳/庫侖=（伏特）*

越大表示電源將其它形式能量轉換為電能的本領越大。其大小與電源結構有關，與外電路無關。從場的觀點：非靜電力對應非靜電場三、

法拉第電磁感應定律單位:1V=1Wb/s

與L

反向

與L

同向敘述:導體回路中的感應電動勢的大小與穿過導體回路的磁通量的變化率成正比.國際單位制中

k=1負號表示感應電動勢總是反抗磁通的變化電動勢方向:磁通鏈數:若有N匝線圈，它們彼此串聯，總電動勢等于各匝線圈所產生的電動勢之和。令每匝的磁通量為

1、

2、3

若每匝磁通量相同N匝相同的線圈組成回路，則感應電動勢B全磁通四.楞次定律回路中感應電流的方向，總是使感應電流所激發的磁場來阻止或補償引起感應電流的磁通量的變化。N

>0

i<0判斷各圖中感應電動勢的方向將磁鐵插入非金屬環中，環內有無感生電動勢？有無感應電流？環內將發生何種現象有感生電動勢存在，有電場存在將引起介質極化，而無感生電流。

動生電動勢——磁場中的導線運動、形狀變化而產生的電動勢感生電動勢——磁場變化使導線中產生電動勢

i

NS磁通量

§11.2動生電動勢和感生電動勢設右邊的直導線以v的速度X軸滑動，回路磁通量增加，產生感應電動勢。nXBL

x

I==感應電動勢的大小是多少？一、動生電動勢

怎么解釋動生電動勢呢？動生電動勢的本質是洛倫茲力洛倫茲力可以看作電子受的非靜電力，非靜電場強BF=-e

v×B-

電動勢的方向是

根據電動勢的定義Ek=v×B例題

長度為L的金屬棒繞一端在垂直于均勻磁場的平面內以角速度

旋轉。求：棒中的感應電動勢解法1:設想一個回路，金屬棒的旋轉使回路面積變化因而磁通量變化Bd=dtoL

v

O

LX

B解法

2

棒上離端點x處v

=

x，

的方向，指向端點dx例題二：法拉第電機，設銅盤的半徑為R，角速度為

。求盤上沿半徑方向產生的電動勢。可視為無數銅棒一端在圓心，另一端在圓周上，即為并聯，因此其電動勢類似于一根銅棒繞其一端旋轉產生的電動勢。

稱L為自感系數,簡稱自感或電感。當線圈中電流變化時，它所激發的磁場通過線圈自身的磁通量也在變化，使線圈自身產生感應電動勢，叫自感現象.該電動勢叫自感電動勢.

實驗現象：單位：亨利H物理意義：一個線圈中通有單位電流時，通過線圈自身的磁通鏈數，等于該線圈的自感系數。全磁通與回路的電流成正比：§11.3自感與互感

L—自感系數。與線圈大小、形狀、周圍介質的磁導率有關；與線圈是否通電流無關。單位：HmHB（t）Ii（t）自感電流I（t)B(t)(t)

i=LI一、自感系數定義：靜態1、自感電流反抗線圈中電流變化2、L越大回路中電流越難改變B（t）Ii（t）自感電流=LI自感電動勢

互感電動勢:當線圈1中的電流變化時,所激發的磁場會在它鄰近的另一個線圈2中產生感應電動勢;這種現象稱為互感現象。該電動勢叫互感電動勢。線圈1所激發的磁場通過線圈2的磁通鏈數互感電動勢與線圈電流變化快慢有關；與兩個線圈結構以及它們之間的相對位置和磁介質的分布有關。互感電動勢2二、互感應線圈2所激發的磁場通過線圈1的磁通鏈數和互感電動勢為后面將從能量觀點證明兩個給定的線圈有：就叫做這兩個線圈的互感系數，簡稱為互感。它的單位：亨利（H）1M—互感系數。

與兩個回路的大小、形狀、相對位置及周圍介質的磁導率有關，與回路中是否通有電流無關。單位：HmHM大，表明兩者聯系越大，耦合程度越大互感有利也有害KR12

L由21電路接通電流建立過程

磁場儲存能量穩態時：電源作功=焦耳熱I增加：電源作功=反抗

L作功+焦耳熱由12電路斷開I減小：電源作功+

L作功=焦耳熱有能量儲存有能量放出電源作功<焦耳熱電源作功>焦耳熱結論：電源提供的一部分能量儲存在線圈的磁場內§11.4磁能K接通時，討論t-t+dt時間乘Idt

電源作功焦耳熱磁能K12

LoIt0Wm

tt+dtWm

~

B、H

的關系？磁場的能量密度

均勻磁場以長直螺線管為例L

S1RI（t）S2對穩恒磁場非穩恒時?0

S1I

S2任意時刻空間每一點的磁場都是確定的，對于確定的回路積分只有唯一確定的值。定理需要修正！方程的右邊還有一個物理量！§11.5麥克斯韋電磁場理論簡介一、安培環路定理失效

產生磁場的原因1、電流2、變化的磁場產生電場的原因1、電荷二、位移電流、全電流定律2、變化的電場?Maxwell理論肯定了這一點！S1R

I（t）S2LId二、位移電流、全電流定律R

I（t）1、大小與電位移對時間的變化率相關。2、在產生磁場的作用方面與傳導電流等價。二、位移電流、全電流定律IID=

D

=DS=SIJ以平行板電容器為例

位移電流的特點1、只要電場隨時間變化，就有相應的位移電流

位移電流的本質是變化的電場2、位移電流與傳導電流是完全不同的概念，僅在產生磁場方面二者等價

I有電荷流動，通過導體會產生焦耳熱

Id無電荷流動。高頻時介質也發熱，那是分子反復極化造成

安培定理修正

I全Maxwell方程之一三、

Maxwell方程