2013年4月自考《物理(工)》串講第七章(1)

更新時間：2013-04-05 13:15:50 來源：|0

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摘要 2013年4月自考《物理(工)》串講第七章(1)

　　第七章電磁感應(yīng)與電磁場

　　本章是重點章。本章的重點內(nèi)容則是法拉弟電磁感應(yīng)定律和楞次定律。感應(yīng)電動勢的計算是綜合應(yīng)用題的主要內(nèi)容。

　　一、電磁感應(yīng)的基本規(guī)律

　　產(chǎn)生感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢的條件(識記)：當(dāng)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(感應(yīng)電流)，若回路不閉合，則沒有感應(yīng)電流，但電動勢依然存在。

　　根據(jù)楞次定律和法拉弟定律判斷感應(yīng)電動勢的方向和計算其大小(綜合應(yīng)用)：

　　1、在只含電阻的回路中，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向是一致的。楞次定律可以判斷閉合回路中感應(yīng)電流的方向，即：閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得由它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化(增加或減少)。應(yīng)用楞次定律有四個步驟：

　　(1)明確原磁場方向;

　　(2)磁通量變化情況;

　　(3)激發(fā)的磁場方向;

　　(4)右手判斷電流向。

　　2、法拉弟電磁感應(yīng)定律：這個定律定量地反映了感應(yīng)電動勢與磁通變化的關(guān)系：任一給定回路中的感應(yīng)電動勢ε的大小與穿過回路所圍面積的磁通量的變化率dΦm/dt成正比。

　　運用這個定律計算感應(yīng)電動勢就是計算的重點了。統(tǒng)一的表達(dá)式為：

　　ε=dY/dt=NdY/dt

　　二、動生電動勢與感生電動勢

　　磁通量的變化可歸結(jié)為兩種：一種是磁場不變，導(dǎo)體回路或?qū)w回路中的部分在磁場中運動;另一種就是導(dǎo)體不動，磁場發(fā)生變化。我們把前一種情況產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢，后者稱為感生電動勢。

　　1、為什么導(dǎo)體在磁場中運動會產(chǎn)生動生電動勢呢?能量從何而來? 就是作用于導(dǎo)體內(nèi)部自由電子上的磁場力所提供的，這個磁場力就是提供動生電動勢的非靜電力。動生電動勢的方向可由導(dǎo)體運動方向與磁力線的方向(根據(jù)右手定則)確定。導(dǎo)體棒中的動生電動勢大小為：

　　ε=Blvsinθ

　　注意，動生電動勢的產(chǎn)生并不要求導(dǎo)體必須構(gòu)成閉合回路。若閉合回路中有動生電動勢產(chǎn)生，則回路中只有那些運動的部分才能產(chǎn)生動生電動勢。

　　動生電動勢的計算是綜合應(yīng)用的內(nèi)容，綜合力學(xué)、電磁學(xué)知識進(jìn)行分析導(dǎo)線在磁場中的受力及運動問題。

　　2、感生電動勢和感生電場(識記)

　　如上所述，當(dāng)一個靜止的導(dǎo)體回路中磁通量(或者說是磁場)發(fā)生變化時，回路中會產(chǎn)生感生電動勢。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律：

　　ε=∫s(dB/dt)。dS

　　應(yīng)能運用此公式計算感生電動勢大小。其方向由公式中的符號及先取定的回路繞行方向來決定。

　　感生電場(領(lǐng)會)：導(dǎo)體不動，磁場變化時會產(chǎn)生感生電動勢，若導(dǎo)體不存在，磁場的變化仍會在其周圍激發(fā)一種電場，這種電場不同于靜電場，它不是由電荷激發(fā)的而是由磁場的變化引起的。故名“感生電場” .感生電場與靜電場的共同點是都能對電荷產(chǎn)生力的作用。感生電場的電場線是閉合的，因而它不是保守場，場強(qiáng)的環(huán)流不等于零，我們又稱其為“渦旋電場”。靜電場的電場線是不閉合的，它是保守場，場強(qiáng)的環(huán)流恒等于零。

　　到了這里，我們應(yīng)該把感生電動勢和感生電場聯(lián)系起來看。當(dāng)感生電場中有閉合導(dǎo)體時，則在導(dǎo)體上產(chǎn)生感生電流，產(chǎn)生這個電動勢非靜電力就是感生電場對導(dǎo)體中電荷的作用力，電場是非靜電場，它對電荷的作用力就是非靜電力了。

　　導(dǎo)體在渦旋電場中產(chǎn)生的電流就是渦流。而這個渦旋電場則是由變化的磁場產(chǎn)生的。

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