大学物理：第13章 电磁感应.ppt

《大学物理：第13章 电磁感应》深入讲解了电磁感应这一重要概念，这是物理学中电磁学领域不可或缺的一部分。1831年，法拉第的实验揭示了磁场能够产生电流，即电磁感应现象。本章主要涵盖四个关键主题： 1. **法拉第电磁感应定律**：这是电磁感应的基础，指出闭合电路中感应电动势的大小与磁通量随时间的变化率成正比，且方向遵循楞次定律，即感应电流总是试图抵消引起它的磁通量变化。表达式为ε = -dΦ/dt，其中ε是感应电动势，Φ是磁通量，t是时间。如果电路包含N匝线圈，总磁链Ψ = NΦ，则ε = -dΨ/dt。 2. **楞次定律**：此定律规定感应电流的方向总是使它产生的磁场与引起感应电流的磁场变化方向相反，即感应电流的效果总是反抗引起它的原因。它是能量守恒定律的一个体现。 3. **涡电流**：当导体在磁场中运动时，会产生电动势，这种现象称为涡电流。例如，当导线cd在磁场B中以速度v运动时，由于洛伦兹力的作用，自由电子受到力的作用，导致导线两端产生电势差，形成动生电动势ε = Blv，其中B是磁感应强度，l是导线长度，v是速度。 4. **动生电动势和感生电动势**：动生电动势是由导体在磁场中运动产生的，而感生电动势则是磁场本身变化导致的。在例13-1中，长为l的铜棒在均匀磁场中以角速度ω旋转，铜棒两端会产生动生电动势ε = -2lωB，这表明即使导体不移动，只要其相对磁场的速度发生变化，也能产生电动势。 在理解这些基本原理的基础上，可以通过解决相关的习题来进一步巩固知识，例如习题13-4，它要求计算铜棒在平行于载流直导线运动时产生的电动势，这涉及到对动生电动势计算的直接应用。 电磁感应不仅在理论学习中占有重要地位，而且在实际应用中广泛存在，如发电机、变压器等电气设备的工作原理都离不开电磁感应的原理。深入理解这一章节的内容对于理解和应用电磁学，以及设计和分析各种电磁设备至关重要。