电磁感应§8-1电源电动势一、电源二、电动势讨论：电动势和电势是两个不同的物理量电动势：与非静电力的功相联系电势：与静电力的功相联系§8-2电磁感应定律1.实验现象观察：磁通链数或全磁通距长直导线r处取宽为dr的矩形小面元线框中[例3]边长为a的正方形线圈，在磁感应强度为的磁场中以转速n旋转，该线圈由电阻率，截面积s’的导线绕成，共N匝，设初始时刻线圈平面与磁场垂直。求(1)线圈转过300时线圈中的感应电动势；(2)线圈转动时的最大电动势，此时线圈的位置如何?(3)转过1800时导线中任一截面通过的感应电量解：(1)(2)当时一、动生电动势(1)由于框架静止，动生电动势只存在于运动导线ab内，由b指向a1.自由电子随ab向右运动受到洛仑兹力的作用3.洛仑兹力可等效为一个非静电场对电子的作用对任意运动导线L，动生电动势为三、动生电动势的计算举例[例4]在与均匀恒定磁场垂直的平面内，有一长为L的导线OA，导线在该平面内绕O点以匀角速转动，求OA的动生电动势和两端的电势差OA上各线元di指向相同[法2]任设一个回路OAA’O[例5]一无限长直导线中通有电流I，长为l并与长直导线垂直的金属棒AB以速度向上匀速运动，棒的近导线的一端与导线的距离为a，求金属棒中的动生电动势dx上一、感生电动势感应电场对任意回路L的线积分:(1)两种不同性质的电场[例6]长直螺线管半径为R，内部均匀磁场的大小为B，方向如图。如B以恒定的速率增加，求管内外的感生(应)电场当r>R：[例7]接上题，如在垂直于螺线管磁场的平面内放入由两种不同材料的半圆环组成的半径为R’的细金属圆环，圆心在螺线管轴上，左右半圆的电阻分别为R1和R2，试比较M和A两点电势的高低金属细环内的电流为经左半圆由A至M有(2)R2<R1时，UA<UM，即A处积累负电荷，M处积累正电荷，即存在静电场[例8]如图装置，已知长直载流导线中的电流为，其中I0和为常量，t为时间。求任一时刻矩形线框内所产生的感应电动势。设t＝0时，ab与cd重合解法1：法拉弟电磁感应定律求解解法2：由动生电动势和感生电动势的定义求解(1)t>1时，i>0，即i方向与回路绕行方向相同，为顺时针方向二、涡电流一、互感设21为I1的磁场在线圈2中的磁通链数同理说明：[例9]半径为R的长直磁介质棒上，分别绕有长为l1(N1匝)和l2(N2匝)的两个螺线管。(1)由此特例证明M12=M21=M;(2)当螺线管1中的电流变化率为dI1/dt时，求螺线管2中的互感电动势通过2的全磁通长直螺线管端口外磁场很快减小为零，I2在1中的全磁通[例10]两同轴放置的圆形线圈C1和C2，C1的面积S=4.0cm2，共50匝；C2的半径R=20cm，共100匝，求(1)两线圈的互感系数M；(2)当C2中的电流以50A/s的变化率减小时，求C1中的互感电动势通过C1线圈的全磁通二、自感设一线圈中通有电流I，则穿过该回路的全磁通与I成正比(1)L与回路的大小、形状、匝数及它周围磁介质有关(3)L的物理意义：L越大，阻碍原来电流的变化的作用越大[例11]一空心的长直螺线管，长为l，半径为R，总匝数为N，试求其自感系数L[例12]两个共轴长直圆管组成的传输线，半径分别为R1和R2，电流I由内管流入，外管流出。求单位长度上的自感系数取两管之间的截面ABCD，磁通量为以实验为例1.电键接1触点：----消耗在R上的焦耳热2.电键由1接到2触点：自感为L的线圈通有电流I时所具有的磁场能量为长直螺线管内的磁场均匀分布解：设导体半径为R取半径r、厚度dr、长l的圆柱壳体积元dV解：磁场分布在圆柱体和两管之间两管间单位长度上的磁能麦克斯韦提出两个假设：一、位移电流对S1麦克斯韦称为位移电流，即(1)中断的传导电流I由位移电流ID接替，使电路中的电流保持连续证：即二、安培环路定理的普遍形式讨论：说明：麦克斯韦方程组----麦克斯韦方程组的微分形式在各向同性介质中，电磁场量之间有如下的关系四、电磁波谱红外线(7.610-7--10-3m):红光与微波之间，有显著的热效应，应用于红外侦察、红外制导、红外热成像、红外报警等x射线(10-13--410-7m):高速电子流轰击金属可得，具有很强的穿透力，能使照相底片感光，使荧光发光，可用于医疗检查、金属探伤、晶体分析