电磁学续六讲课稿.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电磁学续六,第十二章 感 应 定 律,12-1 感应的物理过程,如何理解“通量法则”？,通量法则：电动势等于穿过这样一个导电回路的磁通量的变化率。,第十二章 感 应 定 律,12-1 感应的物理过程,1、导线动，而磁场不变。,第十二章 感 应 定 律,12-1 感应的物理过程,对于任何电路，当其部分在固定磁场中移动时，产生的电动势等于通量对时间的微商，而与电路的形状无关。,第十二章 感 应 定 律,12-1 感应的物理过程,2、回路固定不动，而改变磁场,第十二章 感 应 定 律,12-1 感应的物理过程,上述方程如何给出“通量法则”,第十二章 感 应 定 律,12-1 感应的物理过程,“通量法则”电路中的电动势等于穿过该电路的磁通量的变化率无论由磁场变化还是由电路运动（或两者兼有）所引起的通量变化都适用。,第十二章 感 应 定 律,12-2 “通量法则”的一些例外,“通量法则”不能应用的情况：,1、回路中根本没有导体实线,第十二章 感 应 定 律,12-2 “通量法则”的一些例外,“通量法则”不能应用的情况：,2、感生电流所取的路径在一导体的扩展体积内乱动。,第十二章 感 应 定 律,12-2 “通量法则”的一些例外,当电路的材料正在变化时，就必须回到基本的定律中去。,第十二章 感 应 定 律,12-2 “通量法则”的一些例外,第十二章 感 应 定 律,12-3 感生电场使粒子加速；,电子感应加速器,第十二章 感 应 定 律,12-3 感生电场使粒子加速,电子感应加速器,由变化磁场而产生的电动势即使在没有导体时也能存在，这就是说，没有导线也可以有电磁感应。,第十二章 感 应 定 律,12-3-1 感生电场使粒子加速,第十二章 感 应 定 律,12-3-1 感生电场使粒子加速,第十二章 感 应 定 律,12-3-1 感生电场使粒子加速,第十二章 感 应 定 律,12-3-2 电子感应加速器,第十二章 感 应 定 律,12-3-2 电子感应加速器,第十二章 感 应 定 律,12-3-2 电子感应加速器,第十二章 感 应 定 律,12-3-2 电子感应加速器,电子感应加速器的正确运行要求：在轨道内的平均磁场的增长率比轨道处磁场本身的增长率要大一倍。,第十二章 感 应 定 律,下面我们将用第一节感应的物理过程的基本原理来分析上一章曾讨论过的若干现象。,第十二章 感 应 定 律,12-4 交流发电机,第十二章 感 应 定 律,12-4 交流发电机,第十二章 感 应 定 律,12-4 交流发电机,如果把发电机的导线引导至离转动线圈很远的地方，那里的磁场为零，或至少磁场已不随时间变化（），因而我们可以定义一个电势。,第十二章 感 应 定 律,12-4 交流发电机,若没有电流引出，则两根导线的电势差将等于该旋转线圈的电动势。,这样变化的电势差称为交变电压,第十二章 感 应 定 律,12-4-1 与静电情况的异同,发电机的电动势已经把某些超额电荷推出至导线上，直到这些电荷产生的电场强大到足以抵消该感应力时为止。,第十二章 感 应 定 律,12-4-1 与静电情况的异同,相同：从发电机的外面看，两根导线表现出似乎像在静电场中那样，被充电至电势差,V,，而电荷又似乎是随时间变化的，因而给出一个交变电势差。,第十二章 感 应 定 律,12-4-1 与静电情况的异同,不同：该电动势并不允许导线放电，而是当电流从导线引出时继续对导线供应电荷，企图使两导线之间永远保持一个不变的电势差。,第十二章 感 应 定 律,12-4-2 交变电流,若发电机与一个总电阻为,R,的电路连接，则流经导线的电流将与发电机的电动势成正比与,R,成反比。,第十二章 感 应 定 律,12-4-2 交变电流,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,电动势确定了发电机供应能量的多少。,导线中的每个电荷都以,的功率接受能量。,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,设单位长度导线的电荷数为,n,，则对导线任意线元供应的功率。,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,对整个电路提供的总功率为：,发电机提供的功率=,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,当发电机的线圈有电流通过时，也将有机械力作用其上。作用在其上的力矩为：,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,为维持线圈转动必须做机械功，其功率等于角速度乘以力矩：,第十二章 感 应 定 律,12-4-3 发电机的功率,可见，为了转动线圈而抵抗磁力所需的机械功率恰好等于发电机的电动势所输出的电能的功率。,第十二章 感 应 定 律,12-4-4 电磁阻尼,第十二章 感 应 定 律,12-4-4 电磁阻尼,第十二章 感 应 定 律,12-4-4 电磁阻尼,由于感生电动势而产生的感应电流及其所受到的力是电磁阻尼的根本原因。,其上产生的阻尼力为：,第十二章 感 应 定 律,12-4-4 电磁阻尼,第十二章 感 应 定 律,12-4-4 电磁阻尼,这种像黏力那样与“速度正比”的力，每当在磁场中移动导体而产生感应电流时总会出现。,第十二章 感 应 定 律,12-4-4 电磁阻尼,对电路中电阻所提供的电能为积 。当移动导电横棒时对其所做的功率，为棒受到的作用力乘以棒的速度。,第十二章 感 应 定 律,12-5 互 感,第十二章 感 应 定 律,12-5-1 互感的定义,以导致变压器起作用的基本效应为例。,第十二章 感 应 定 律,12-5-1 互感的定义,以导致变压器起作用的基本效应为例。线圈1产生的磁场为：,第十二章 感 应 定 律,12-5-1 互感的定义,线圈2中的感应电动势为：,第十二章 感 应 定 律,12-5-1 互感的定义,线圈2中的感应电动势与线圈1中的电流变化率成正比，该比例常数基本上是两线圈的几何因数，成为互感。,第十二章 感 应 定 律,12-5-1 互感的定义,第十二章 感 应 定 律,12-5-2 互感的性质,第十二章 感 应 定 律,12-5-2 互感的性质,对于任意两个线圈,第十二章 感 应 定 律,12-5-2 互感的性质,第十二章 感 应 定 律,12-5-2 互感的性质,第十二章 感 应 定 律,12-5-2 互感的性质,第十二章 感 应 定 律,12-5-2 互感的性质,对于只含有两个线圈的系统，两个系数通常被表示成没有任何下脚标的符号M，简单地叫做互感,第十二章 感 应 定 律,12-6 自感,第十二章 感 应 定 律,12-6-1 自感,第十二章 感 应 定 律,12-6-1 自感,第十二章 感 应 定 律,12-6-2 自感与质量,粒子 线圈,第十二章 感 应 定 律,12-6-2 自感与质量,粒子 线圈,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,由感应力所做的功其时间变化率为电动势与电流之积：,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,可以证明双线圈系统的总能量,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,双线圈能量还可以写成,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,第十二章 感 应 定 律,12-7 电感与磁能,K称为耦合系数,第十三章 麦克斯韦方程组,13-1,麦克斯韦方程组,第十三章 麦克斯韦方程组,13-1-1,麦克斯韦方程组,第十三章 麦克斯韦方程组,13-1-2 电荷守恒,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2 方程组中新的项；,它是如何起作用的,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-1 方程组中新的项,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-1 方程组中新的项,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,例一、考虑一个具有球对称的径向电流分布发生的情况。,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,令在任意半径 r 以内的总电荷为 。如果在相同半径处的径向电流密度为 ，则,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,问题是，在这种情况下由电流所产生的磁场如何？,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,在半径r处产生的电场必定是,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,电场沿着径向，而其时间变化率为,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,比较,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,在任何半径处,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,例二、对平行板电容器充电的导线的磁场。,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,围绕充电导线的磁场,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,对于在电容器极板之间的环路，电流变成零，磁场是否消失了呢？方程对此将如何解释？,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,磁场环绕环路的线积分为,它必然等于穿过该圆面的电场对时间的微商。,第十三章 麦克斯韦方程组,13-2-2 它是如何起作用的,对变化的电场取积分与对在导线里的电流取积分给出相同的磁场。,第十三章 麦克斯韦方程组,13-3 全部经典物理学,第十三章 麦克斯韦方程组,13-3 全部经典物理学,1、力的定律：,2、运动定律：,第十三章 麦克斯韦方程组,13-3 全部经典物理学,万有引力定律,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,