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我感觉大家好好学习一下电磁知识很好!!!

2018-4-21 17:54| 发布者: dymodel| 查看: 417| 评论: 0|原作者: hunyann

摘要: 第三章 电磁感应 §3.1电磁感应现象和法拉第定律 ELETROMAGNETIC I NDUTION AND FARADYS ’ LAW 1.电磁感应现象和法拉第定律 (教材P455)1820年奥斯特发现电流的磁效应,使人类对电磁统一的研究进入了新纪元. 既 ...
第三章 电磁感应

§3.1电磁感应现象和法拉第定律 ELETROMAGNETIC I NDUTION AND FARADYS ’ LAW
1.电磁感应现象和法拉第定律 (教材P455)
1820年奥斯特发现电流的磁效应,使人类对电磁统一的研究进入了新纪元.
既然电荷的运动产生磁效应,那么,就有可能由磁现象产生出电效应.正是在这一信念的支持下, 英国的法拉第(M.Faraday )经过多年的实验研究, 于1831年总结出电磁感应的规律.1833年,俄国的楞次(E.K.Lenz)在综合、分析了法拉第实验的基础上,提出了确定感应电流方向的方法.而电磁感应定律的数学表达式,则是由纽曼(F.E.Neumann)在1845年给出的.
现在,让我们先来回顾一下法拉第其中一个很重要的实验.如图
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在一个空心纸筒上绕上一组和电流计联接的导体线圈,当磁棒插进线圈的过程中,电流计的指针发生了偏转,而在磁棒从线圈内抽出的过程中,电流计的指针则发生反方向的偏转,磁棒插进或抽出线圈的速度越快,电流计偏转的角度越大.但是当磁棒不动时,电流计的指针不会偏转.
对于线圈来说,运动的磁棒意味着它周围的磁场发生了变化,从而使线圈感生出电流.法拉第终于实现了他多年的梦想——用磁的运动产生电! 奥斯特和法拉第的发现,深刻地揭示了一组极其美妙的物理对称性:运动的电产生磁,运动的磁产生电。
不仅磁棒与线圈的相对运动可以使线圈出现感应电流,一个线圈中的电流发生了变化,也可以使另一个线圈出现感应电流.
例如图中,我们将线圈1通过开关k与电源连接起来,在开关k合上或断开的过程中,线圈2就会出现感应电流. 如果将与线圈1连接的直流电源改成交变电源,即给线圈1提供交变电流,也引起线圈2出现感应电流. 这同样是因为,线圈1的电流变化导致线圈2周围的磁场发生了变化.
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我们还可以发现,即使磁场是稳定的,只要处在磁场中的导体运动导致穿过导体回路的磁通量发生了改变,导体回路内也会出现感应电动势和感应电流. 例如图,在一个稳定的磁场 B中,放置一个与磁场的B线垂直的导体线框,当与导体线框的RT边和SU边保持接触的QP杆滑动时,导体线框也会出现感应电流.
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有时候,人们把处于变化磁场中的导体内出现的感应电动势,称为“感生电动势”(induced electromotive force);而把在磁场中运动的导体内出现的感应电动势,称为“动生电动势”( motional emf).这两种电动势的出现,都是由于磁场与导体存在相对运动所致。
法拉第定律指出:导电线圈中的感应电动势e与穿过线圈的磁通量F 的变化率成正比:
slide0008_image012.gif           (3.1-1)                       Snap1.gif
如果线圈由同样形状和大小的N匝组成,而且通过每一匝的磁通量都是F,则总磁通量——又称磁通匝链数就是Y =N F, 法拉第定律(3.1-1)现在写为
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电动势e 的单位是伏特(V),磁通量F的单位是韦伯(weber)时间的单位是秒(S).
(3.1-1)和(3.1-2)右方的负号,表示感应电流的方向所遵从的规律——楞次定律:感应电动势所导致的感应电流的方向,总是使得它所产生的磁场力图阻止穿过导体回路的磁通量的改变.
现在,就让我们来看看楞次定律的含义
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例如图3-4,在磁棒插进线圈的过程中,在线圈周围由磁棒所产生的磁场 Bm 有增强的趋势,使得通过线圈的磁通量
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也有增加的趋势,实验观测到线圈中出现的感应电流I 的方向如线圈中的箭头所示,根据毕奥—萨伐尔定律, 感应电流I 产生的感应磁场Bl 在穿过线圈时的方向几乎与 Bm 相反,这意味着感应电流I 起着使穿过线圈的总磁通量
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力图保持不变的作用.
反之, 在磁棒离开线圈的过程中,如图3-5,线圈周围由磁棒所产生的磁场 Bm 有减弱的趋势,通过线圈的磁通量 F0 将有减少的趋势,实验观测到线圈中感应电流 I 的方向如线圈中的箭头所示,它产生的磁场Bl在穿过线圈时的方向几乎与 Bm 相同,感应电流I 同样起着使穿过线圈的总磁通量F力图保持不变的作用.
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