Transcript 电磁感应(electromagnetic induction)

§6.电磁感应(electromagnetic induction)
一.现象
1.金属杆运动：见图
回路中产生电流，
产生电动势。
2.磁铁运动：
回路中产生电流，
产生电动势。
3.以上现象说明什么？
 变化  i  
 变化快  i、 大。
v
G
v
二.电磁感应定律(electromagnetic induction law)
1.电动势：描述电源作功本领的物理量。
如图，接通电源：
电源内存有非静电力，此力
越大，电源作功本领越强。

定义：   E 非  d 

F
E 非  单位正电荷受到
的非静电力。
物理意义：
将单位正电荷从负极移到正极非静电力所做的功。
方向：负极  正极
2.定律
d
单匝线圈：   
dt
N 匝线圈( 相同)：
 方向的确定：
d
  N
dt
规定 的方向：B 的方向的右手螺旋。
d  0   与 方向相反。
d  0   与 方向相同。
楞次定律(Lenz’s law)：效果反抗原因
三.感应电动势
ε=∫E非dl
非静电力是什么？
1.动生电动势(motional electromotive force)
++
分析F非 ，见图：
导体运动：F非  f 洛
单位正电荷受力：
v
F非
E 非   v B
q

f
--
   （v  B ） d  

上例中：   vBd  vBL

E
2.感生电动势（induced electromotive force）
B变化→ε
分析F非：
麦克斯威提出：
dB
 E 涡  涡旋电场，对电荷有作用力。
dt
E 涡：非保守场，电力线闭合。

d
   E 涡 d   
dt

3.计算
例1.如图，求ε。
解：取单位正电荷：q
A
A
则：  （v  B ） d 
A
o
A
   r Bd    B  rdr
o
o
1
2
   BL
2
负号表示 的方向：A  O。
dl
q
例2.如图，求ε。
取单位正电荷，位移d：
则有：
   (v  B )  d 
0 I
   vBd  v 
dr
2r
 0Iv x  L

n
2
x
负号的意义？
dl
例3.如图，求线圈的ε。
解：在线圈上取面元ds，如
图：
则：ds = bdr
dφ = B ds =Bbdr
x a
x r
 0I
   Bbdr  
bdr
x
x 2r
 0bI
x a

n
2
x
 0b x  a
d
  
n
I 0 cos t
dt
2
x
dr
ds
四.磁场能量(energy of magnetic field)
1.线圈充磁 见图：
K闭合，灯泡R的工作
情况。电能转变为磁
能。
2.磁能密度(density of
magnetic energy)
1 2 B
 m  H 
2
2
2
3.磁场能量(energy of magnetic field)
W m   m dv
五.物理学与现代技术
磁记录：磁记录是利用铁磁材料的特性与电磁感应
的规律，用来记录信息（如声音、图象等）。铁磁
材料常制成粉状而用粘结剂涂敷在特制的带、圆柱
或圆盘表面上，称为磁带、磁鼓或磁盘。其原理为：
录音（录象）的磁头实际上是一个具有微小气隙的
电磁铁，录音（象）时磁带靠近磁头走过，磁头的
线圈内此时通入由声音或图象转化成的电信号，此
信号将使铁心的磁化状态以及缝隙中的磁场发生同
步变化。这变化着的磁场将使在附近经过的磁带上
的磁粉的磁化状态发生同步变化，从而使磁带离开
磁头后，它的剩磁的强弱变化对应于输入磁头信号
电流的变化，也就是对应于声音或图象信号的变
化，这样就在磁带上记录下了声音或图象。放音
（象）时，让录了音（象）的磁带在磁头的气隙下
经过，磁带上磁粉的剩磁的强弱变化将引起铁心内
磁通的变化。这变化将在线圈内产生同步变化的感
应电流。很明显，只要此时磁带的移动速度和录音
时相同，此时线圈中产生的感应电流的变化将和录
音时输入的信号电流变化相同。将此电流放大再经
过电声转换或电象转换就可以得到原来记录的声音
或图象。