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2014
10-15

自考物理(工)复习指导十五

自考物理(工)复习指导十五

第七章 电磁感应与电磁场

  本章是重点章。本章的重点内容则是法拉弟电磁感应定律和楞次定律。感应电动势的计算是综合应用题的主要内容。

  一、电磁感应的基本规律

  产生感应电流和感应电动势的条件(识记):当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,回路中就产生感应电动势(感应电流),若回路不闭合,则没有感应电流,但电动势依然存在。

  根据楞次定律和法拉弟定律判断感应电动势的方向和计算其大小(综合应用):

  1、在只含电阻的回路中,感应电动势和感应电流的方向是一致的。楞次定律可以判断闭合回路中感应电流的方向,即:闭合回路中感应电流的方向,总是使得由它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化(增加或减少)。应用楞次定律有四个步骤:

  (1)明确原磁场方向;

  (2)磁通量变化情况;

  (3)激发的磁场方向;

  (4)右手判断电流向。

  2、法拉弟电磁感应定律:这个定律定量地反映了感应电动势与磁通变化的关系:任一给定回路中的感应电动势ε的大小与穿过回路所围面积的磁通量的变化率dΦm/dt成正比。

  运用这个定律计算感应电动势就是计算的重点了。统一的表达式为:

  ε=dY/dt=NdY/dt

  二、动生电动势与感生电动势

  磁通量的变化可归结为两种:一种是磁场不变,导体回路或导体回路中的部分在磁场中运动;另一种就是导体不动,磁场发生变化。我们把前一种情况产生的感应电动势称为动生电动势,后者称为感生电动势。

  1、为什么导体在磁场中运动会产生动生电动势呢?能量从何而来? 就是作用于导体内部自由电子上的磁场力所提供的,这个磁场力就是提供动生电动势的非静电力。动生电动势的方向可由导体运动方向与磁力线的方向(根据右手定则)确定。导体棒中的动生电动势大小为:

  ε=Blvsinθ

  注意,动生电动势的产生并不要求导体必须构成闭合回路。若闭合回路中有动生电动势产生,则回路中只有那些运动的部分才能产生动生电动势。

  动生电动势的计算是综合应用的内容,综合力学、电磁学知识进行分析导线在磁场中的受力及运动问题。

  2、感生电动势和感生电场(识记)

  如上所述,当一个静止的导体回路中磁通量(或者说是磁场)发生变化时,回路中会产生感生电动势。根据法拉弟电磁感应定律:

  ε=∫s(dB/dt)。dS

  应能运用此公式计算感生电动势大小。其方向由公式中的符号及先取定的回路绕行方向来决定。

  感生电场(领会):导体不动,磁场变化时会产生感生电动势,若导体不存在,磁场的变化仍会在其周围激发一种电场,这种电场不同于静电场,它不是由电荷激发的而是由磁场的变化引起的。故名“感生电场” .感生电场与静电场的共同点是都能对电荷产生力的作用。感生电场的电场线是闭合的,因而它不是保守场,场强的环流不等于零,我们又称其为“涡旋电场”。静电场的电场线是不闭合的,它是保守场,场强的环流恒等于零。

  到了这里,我们应该把感生电动势和感生电场联系起来看。当感生电场中有闭合导体时,则在导体上产生感生电流,产生这个电动势非静电力就是感生电场对导体中电荷的作用力,电场是非静电场,它对电荷的作用力就是非静电力了。

  导体在涡旋电场中产生的电流就是涡流。而这个涡旋电场则是由变化的磁场产生的。

 

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作者:重庆自考