2013年4月自考《物理(工)》串講第七章(1)

更新時(shí)間：2013-04-05 13:15:50 來(lái)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(chǎng)

　　本章是重點(diǎn)章。本章的重點(diǎn)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(dòng)勢(shì)的計(jì)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(dòng)勢(shì)的條件(識(shí)記)：當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(感應(yīng)電流)，若回路不閉合，則沒(méi)有感應(yīng)電流，但電動(dòng)勢(shì)依然存在。

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

　　1、在只含電阻的回路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)來(lái)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(gè)步驟：

　　(1)明確原磁場(chǎng)方向;

　　(2)磁通量變化情況;

　　(3)激發(fā)的磁場(chǎng)方向;

　　(4)右手判斷電流向。

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

　　運(yùn)用這個(gè)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是計(jì)算的重點(diǎn)了。統(tǒng)一的表達(dá)式為：

　　ε=dY/dt=NdY/dt

　　二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)

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

　　1、為什么導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)呢?能量從何而來(lái)? 就是作用于導(dǎo)體內(nèi)部自由電子上的磁場(chǎng)力所提供的，這個(gè)磁場(chǎng)力就是提供動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向可由導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小為：

　　ε=Blvsinθ

　　注意，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，則回路中只有那些運(yùn)動(dòng)的部分才能產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。

　　動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算是綜合應(yīng)用的內(nèi)容，綜合力學(xué)、電磁學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力及運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。

　　2、感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)(識(shí)記)

　　如上所述，當(dāng)一個(gè)靜止的導(dǎo)體回路中磁通量(或者說(shuō)是磁場(chǎng))發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律：

　　ε=∫s(dB/dt)。dS

　　應(yīng)能運(yùn)用此公式計(jì)算感生電動(dòng)勢(shì)大小。其方向由公式中的符號(hào)及先取定的回路繞行方向來(lái)決定。

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

　　到了這里，我們應(yīng)該把感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)看。當(dāng)感生電場(chǎng)中有閉合導(dǎo)體時(shí)，則在導(dǎo)體上產(chǎn)生感生電流，產(chǎn)生這個(gè)電動(dòng)勢(shì)非靜電力就是感生電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體中電荷的作用力，電場(chǎng)是非靜電場(chǎng)，它對(duì)電荷的作用力就是非靜電力了。

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

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