第七章 電磁感應與電磁場

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

　　一、電磁感應的基本規律

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

　　根據楞次定律和法拉弟定律判斷感應電動勢的方向和計算其大小(綜合應用)：

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

　　(4)右手判斷電流向。

　　2、法拉弟電磁感應定律：這個定律定量地反映了感應電動勢與磁通變化的關系：任一給定回路中的感應電動勢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電動勢就是計算的重點了。統一的表達式為：

　　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為兩種：一種是磁場不變，導體回路或導體回路中的部分在磁場中運動;另一種就是導體不動，磁場發生變化。我們把前一種情況產生的感應電動勢稱為動生電動勢，后者稱為感生電動勢。

　　1、為什么導體在磁場中運動會產生動生電動勢呢?能量從何而來? 就是作用于導體內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體運動方向與磁力線的方向(根據右手定則)確定。導體棒中的動生電動勢大小為：

　　ε=Blvsinθ

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

　　動生電動勢的計算是綜合應用的內容，綜合力學、電磁學知識進行分析導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，當一個靜止的導體回路中磁通量(或者說是磁場)發生變化時，回路中會產生感生電動勢。根據法拉弟電磁感應定律：

　　ε=∫s(dB/dt)。dS

　　應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(領會)：導體不動，磁場變化時會產生感生電動勢，若導體不存在，磁場的變化仍會在其周圍激發一種電場，這種電場不同于靜電場，它不是由電荷激發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，場強的環流不等于零，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，場強的環流恒等于零。

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

　　導體在渦旋電場中產生的電流就是渦流。而這個渦旋電場則是由變化的磁場產生的。

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