“图解”电磁感应的实质

来源 :中学生数理化·学习研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuhu986
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  一、产生感应电动势的条件:非静电力
  1.两类情况
  (1)动生:非静电力——洛伦兹力
  (2)感生:非靜电力——电场力
  问题:这两类本质完全不同的电磁感应现象,可不可以概括为同一个说法呢?
  介绍:法拉第做了这样一件事:构建回路,分析两种情况的共同点。
  B不变,S变化
  ↓
  Φ=BS⊥变化
  ↑
  S不变,B变化
  法拉第据此,建立了一个概念——磁通量Φ=BS⊥,并得出回路中产生感应电动势的条件:磁通量Φ=BS⊥的变化。
  2.回路中产生感应电动势的条件:Φ=BS⊥变化。
  二、感应电动势的方向:楞次定律
  1.两类情况
  (1)动生:左手定则→右手定则
  (2)感生:E场=-dAdt
  (B=×A——①右手螺旋定则;
  ②BdS=∮AdL)
  问题:这两类完全不同的判断规则,可不可以概括为同一个规则呢?
  介绍:楞次仿照法拉第,也做了这样一件事:构建回路,分析两种情况中的磁通量变化情况与感应电动势方向的关系。
  B不变,v向右(S⊥↑),E向上S⊥不变,B↑,E顺时针
  v向左(S⊥↓),E向下B↓,E逆时针
  即Φ↑,Φ感↑↓Φ;Φ↓,Φ感↑↑Φ →增反减同→Φ感阻碍Φ变化。
  2.楞次定律:Φ感阻碍原Φ的变化。
  三、感应电动势的大小:法拉第电磁感应定律
  1.两类情况
  (1)动生:qvB=qE场,U=E场L,联立可得U=BLv,此即动生电动势。
  (2)感生:E场=-dAdt,其中A与B满足BdS=∮AdL,而E=∫E场dL,此即感生电动势。
  问题:这两类完全不同的计算规则,可不可以概括为同一个规则呢?
  介绍:纽曼、韦伯仿照法拉第、楞次,也做了这样一件事:构建回路,分析两种情况中的磁通量变化情况与感应电动势大小的关系。
  E=BLv=BLΔxΔt=BLΔxΔt=-ΔΦΔt
  E=∮E场dL=-∮dAdtdL=-d(BdS)dt=-ΔΦΔt,
  即E=-ΔΦΔt。
  2.法拉第电磁感应定律:E=-ΔΦΔt,若线圈有n匝(正串),则E=-nΔΦΔt。
  作者单位:安徽省濉溪县第二中学
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