第2章-电磁感应

1、实验三：,将闭合回路置于稳恒磁场B中，当导体棒在导体轨道上滑行时，回路内出现了电流。
,结论：,当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因产生的，回路中有电流产生。
这一现象称为电磁感应现象。
,电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势。
,法拉第电磁感应定律,当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与穿过回路的磁通量对时间变化率的负值成正比。
,式中的负号反映了感应电动势的方向，是楞次定律的数学表示。
,符号法则规定：,（1）对回路任取一绕行方向。
,（2）当回路中的磁感线方向与回路的绕行方向成右手螺旋关系时，磁通量为正 （+），反之为负（-）。
,（3）回路中的感应电动势方向凡与绕行方向一致时为正（+），反之为负。
,由N 匝导线构成的线圈时：,全磁通：,磁通链数：,伏特,设闭合线圈回路的电阻为R,感应电量：,感应电流：,结论：在 t1 到 t2 时间内感应电量仅与线圈回路中全磁通的变化量成正比，而与全磁通变化的快慢无关。
,8-1-2 楞次定律,楞次定律：,（1）在发生电磁感应时，导体回路中感应电流的方向，总是使它自。

2、环，置于半径为R的大导线圆环中心，二者在同一平面内，且r a，如图所示今线框以此边为轴以角速度匀速旋转，求框中的感应电动势 a b I c a c I (俯视图) x A C B v 3 10 、有一水平的无限长直导线，线中通有交变电流 tII cos0 ，其中I0和为常数，t为时间，I 0的方向如图所示导线离地面的高度为h，D 点在导线的正下方地面上有一 N 匝平面矩形线圈其一对边与导线平行线圈中心离 D 点水平距离为d0，线圈的边长为a ( 021 da )及b，总电阻为R取法线n竖直向上，试计算导线中的交流电在线圈中引起的感应电流(忽略线圈自感) 11、有一三角形闭合导线，如图放置在这三角形区域中的磁感强度为 kyxBB at e20 ，式中 B0和 a 是常量，k为 z 轴方向单位矢量，求导线中的感生电动势 IhD d0abnN匝O x y b b 4 12、 如图所示，有一矩形回路，边长分别为a和b，它在xy平面内以匀速v沿x轴方向移动，空间磁场的磁感强度B与回路平面垂直，且为位置的 x 坐 标 和 时 间 t。

3、公式。
6了解自由度的概念，掌握能量均分定理和理想气体内能的计算。
7理解分子的平均自由程和平均碰撞频率的概念，掌握平均自由程和平均碰撞频率的计算。
二、内容提要1气体的状态方程描述系统平衡态的各状态参量之间的函数关系，称作气体的状态方程。
理想气体状态方程 RTpVnk式中 为理想气体的摩尔数， 为气体分子数密度。
2理想气体压强公式 tnp32v其中 为分子质量， 为理想气体分子热运动的平均平动动能。
t3温度的统计意义 kTt2温度是大量分子热运动的集体表现，是分子热运动平均平动动能的量度。
4分子的自由度确定分子空间位置所需的独立坐标数，称作分子的自由度。
单原子分子的自由度为3，刚性双原子分子自由度为 5，刚性多原子分子的自由度为 25能量均分定理平衡态时，分子每个自由度的平均动能为 kT21自由度为 的分子所具有的总平均动能为i i摩尔的理想气体（刚性分子）的内能为 RE6速率分布函数和麦克斯韦速率分布律速率分布函数 表示处平衡态时，气体分子速率在 附近，单位速率间隔内的分)(vf v子数 占总分子数 N 的比率，即dd)(f麦克斯韦速率分布律。

4、回路L（即ABCDA）的正方向为,ABCDA,式中的负号表明，回路中电动势的方向与所选择的回路正方向反向，即电动势的方向为AD,为逆时针方向。
若一开始就选择逆时针方向为L的正方向，则 ，式中无负号，表明电动势的方向与所选择的L的正方向一致。
,回路中ABCD这段没动， ，相应的积分值为零；在DA这段，各处的 均同向且竖直向下，而各处的 均同向且竖直向上，又各处均有 ，故,对上式的说明：,(方向可由楞次定律判断),逆时针方向,14-2 一导线被弯成如图所示形状，acb是半径为R的四分之三圆弧，直线段Oa长为R若此导线放在匀强磁场 中，的方向垂直图面向内导线以角速度 在图面内绕O点匀速转动，求（1）导线中的动生电动势 ；（2）O、b哪一点的电势高？,解：,c,（ 的方向：按右手螺旋规则，四指指向导体旋转方向 ，拇指指向即为角速度方向。
本题中，角速度矢量方向为垂直图面向外 ）,（1）如图，在导线Oacb上任取一 ，方向沿Oacb ， 其速度为：,在图面内，大小为 ，方向如图所示。

5、实验三：,将闭合回路置于稳恒磁场B中，当导体棒在导体轨道上滑行时，回路内出现了电流。
,结论：,当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因产生的，回路中有电流产生。
这一现象称为电磁感应现象。
,电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势。
,法拉第电磁感应定律,当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与穿过回路的磁通量对时间变化率的负值成正比。
,式中的负号反映了感应电动势的方向，是楞次定律的数学表示。
,符号法则规定：,（1）对回路任取一绕行方向。
,（2）当回路中的磁感线方向与回路的绕行方向成右手螺旋关系时，磁通量为正 （+），反之为负（-）。
,（3）回路中的感应电动势方向凡与绕行方向一致时为正（+），反之为负。
,由N 匝导线构成的线圈时：,全磁通：,磁通链数：,伏特,设闭合线圈回路的电阻为R,感应电量：,感应电流：,结论：在 t1 到 t2 时间内感应电量仅与线圈回路中全磁通的变化量成正比，而与全磁通变化的快慢无关。
,8-1-2 楞次定律,楞次定律：,（1）在发生电磁感应时，导体回路中感应电流的方向，总是使它自。

6、变化，在附近其它线圈中产生电流,不论用什么方法，只要使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，此回路中就会有电流产生。
,-电磁感应现象,结论,11.1 电磁感应基本定律,（1831年，法拉第）,关键：,磁通量发生变化是引起闭合导体中产生电流的必要条件。
,11.1.1 法拉第电磁感应定律,在国际单位制中,感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比,(3)负号“” 表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的 楞次定律,(1) 若回路是 N 匝密绕线圈,(2) 若闭合回路中电阻为R,感应电荷为,说明,E 方向确定的具体方法,1. 选一绕行方向为正方向,使感应电动势的方向与绕行方向满足右手法则。
,2.若穿过回路的磁通量增大时，此时感应电流的磁场方向和原磁场的方向相反，阻碍原磁场增强,反之，穿过回路的磁通量减小时，此时感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，阻碍原磁场变小,在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面。
t=0 时，线框与导线紧靠，设线框以匀速度 垂直导线水平向右运动。
,。

7、17日完成了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验，他称之为“磁电感应”。
经过大量实验，他终于实现了“磁生电”的夙愿，宣告了电气时代的到来。
,电磁感应定律：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率。
,闭合回路由 N 匝密绕线圈组成,磁通匝数（磁链）,楞次定律：闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）。
,用楞次定律判断感应电流方向,楞次定律是能量守恒定律的一种表现。
,维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热。
,感应电动势的方向,与回路取向相反。
,（ 与回路成右螺旋）,与回路取向相同。
,判断感应电动势的方向,例 在匀强磁场中, 置有面积为 S 的可绕轴转动的N 匝线圈 。
若线圈以角速度 作匀速转动。
求线圈中的感应电动势。
,令,则,可见，在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电电流是时间的正弦函数。
这种电流称交流电。
,对应的非静电场,20.2 动生电动势,上产生的电势为：,可见：整个导线 L。

8、ctromagnetic induction),1.电磁感应现象,实验一,实验二,结论：,当通过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
,2.法拉第电磁感应定律,当通过回路的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与穿过回路的磁通量对时间的变化率成正比：,多匝回路：,3.楞次定律,闭合回路中的感应电流的方向，总是使得感应电流所产生的通过回路的磁通量去补偿引起感应电流的磁通量的变化。
,楞次定律的本质是能量守恒定律。
,4.考虑了楞次定律的法拉第电磁感应定律的表达式,解：,小型三相发电机,风力发电机,39万千瓦燃气轮发电机主轴,d,c,b,a,r,I,l2,l1,解：,（1）,（2）,作业：,P332, 5.1-3; 5.1-4,6-2 动生电动势,(motional emf),1.产生动生电动势的非静电力,洛伦兹力,1.1 动生电动势：由于导体在磁场中运动而在导体内产生的电动势。
,1.2 产生动生电动势的非静电力：,2.计算动生电动势的的一般公式,方向：,3.动生电动势的能量来源,3.1 能量转换,3.2 洛伦兹力不做功。

9、的改变。
,（2）、法拉第电磁感应定律,内容：回路中的感应电动势与通过回路的磁通量对时间的变化率成正比。
,表达式：,负号表示企图阻抗变化 （楞次定律的数学符号）,如有N匝：,磁通链数,若 不变，回路 变；,若 变，回路 不变；,若 同时变；,1、动生电动势 的产生机理,电子受到的洛仑兹力：,方向：由a指向b,2、 的大小和方向,3、动生电动势的计算,方法一：,方法二：,例1：稳恒的均匀磁场垂直向里，导线abc形状是半径 为R的3/4圆周，导线沿aoc的角平分线方向以速度v水平向 右运动。
求,所以,方法二:,方向：由c指向a；c点是负电荷、负极。
,连线ac，形成abca回路，当回路abca在磁场中运动,而,故,所以,方向：由c指向a；c点是负电荷、负极。
,推广：任意形状导线在均匀磁场中沿直线运动所产生的 路等于导线两端连线在均匀磁场中运动产生的,解：方法一：,例2：如图在匀强磁场中有一个半圆形线圈沿ab轴以角速度旋转。
求其在此位置时产生的电动势。
,方法二：,连接ab成回路，则,因为ab段不转动，不切割磁力线，因此。

10、 楞次定律(Lenz law),闭合的导线回路中所 出现的感应电流，总是使 它自己所激发的磁场反抗 任何引发电磁感应的原因 （反抗相对运动、磁场变 化或线圈变形等）.,用楞次定律判断感应电流方向,线圈中有电流，电能从何而来？,磁铁在运动前后没有变化，电能只能从磁铁运动的动能转化而来。
,势能,动能,磁铁在线圈上方，线圈电流产生的磁感应强度方向向上，在下方时，线圈电流产生的磁感应强度方向向下,推论：磁铁落地速度变慢,楞次定律是能量守恒定律的一种表现,维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热.,楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因.,穷人将钱存到银行，实际上是补贴了富人和大企业。
林毅夫（世行高级副行长、首席经济学家）,天之道，其犹张弓与？高者抑下，下者举之，有余者损之，不足者补之。
天之道，损有余而补不足。
人之道，则不然，损不足以奉有余。
道德经,勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度,压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
,陋室空堂，当年笏满床；衰草枯杨，曾为。

11、力的装置就是电源，如化学电池、硅（硒）太阳能电池，发电机等。
实际上电源是把其它形式的能量转换为电能的装置。
,静电力欲使正电荷从高电位到低电位。
,非静电力欲使正电荷从低电位到高电位。
,静电场不可能提供电路中消耗的能量（电荷 绕回路一周电场力做的功为零）,17.0 电动势, 电动势,定义:描述电源非静电力作功能 力大小的量，就是电源电动势。
,电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。
,电源外部电流从正极板到负极板叫外电路。
,把单位正电荷从负极板经内电路搬 至正极板，电源非静电力做的功。
,为了便于计算，规定 的方向由负极板经内电路指向正极板，即正电荷运动的方向（电流的方向！）。
,单位：焦耳/库仑=（伏特）, 越大表示电源将其它形式能量转换为电能的本 领越大。
其大小与电源结构有关，与外电路无关。
,电动势,内电路,非静电力,因为电源外部没有非静电力， 所以可写为：,一. 电磁感应现象,感应电流与N-S的 极性、速度有关,与有无磁介质 速度、电源极 性有关,与有无磁介质 开关速度、电 源极性有关,17.1 电磁感应定律,实验表明：,穿过导体回路的磁通量发生变化时，在回 路中产生感应。

12、电动势、电压、电流随时间变化的图象，以及感应电动势、感应电流随线框位移变化的图象，是高频考点，以选择题为主,2.滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场、电磁感应的能量等综合问题，能很好地考查考生的能力，备受命题专家的青睐.,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,。