电流强度课件教学文案.ppt

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电流强度课件,电 流,磁 场,电磁感应现象,感应电流,1831年法拉第,闭合回路,变化,实验,产生,产 生,?,问题的提出,一、电流 电流密度,第1节,电流密度 电动势,电流,大量电荷有规则的定向运动形成电流。,方向：规定为,正电荷运动方向,。,大小：,单位（SI）：安培（A）,电流强度,单位时间内通过某截面的电量,。,电流密度,：,导体中某点的电流密度，大小等于通过该点垂直于电流方向的单位面积的电流强度。方向：该点电流的方向。,电流密度和电流强度的关系,穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿过该截面的通量。,电流强度是电流密度的通量。,二、稳恒电场,电流的连续性方程,稳恒电流：,导体内各处的电流密度都不随时间变化,对稳恒电流有：,在稳恒电流情况下，导体内电荷的分布不随时间改变。不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场，这种电场称,稳恒电场,。,三、电源与电动势,非静电力,：能把正电荷从电势较低点（如电源负极板）送到电势较高点（如电源正极板）的作用力称为非静电力，记作,F,k,。,+,提供非静电力的装置就是,电源,。,静电力,欲使正电荷从高电势点到低电,势点,。,非静电力,欲使正电荷从低电,势点,到高电,势点,。,非静电场强,方向：,自负极经电源内部到正极的方向为正方向,。,电源外部E,k,为零，,电动势,：,把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时，电源中非静电力所做的功。,单位正电荷绕闭合回路一周时，电源中非静电力所做的功。,+,第2节,电磁感应定律,一、法拉第电磁感应定律,导体回路中产生的,感应电动势的大小,，与穿过导体回路的,磁通量对时间的变化率,成正比。,（1）负号反映感应电动势的方向，是楞次定律的数学表示。,（2）对,N,匝线圈，有,在,t,1,到,t,2,时间间隔内通过导线任一截面的,感应电量,对,N,匝线圈,磁通链,感应电流,二、楞次定律,感应电流的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化。,1、判明穿过闭合回路内原磁场,的方向；,2、根据原磁通量的变化 ,按照楞次定律的要求确定感,应电流的磁场的方向；,3、按右手法则由感应电流磁场的,方向来确定感应电流的方向。,例:,无限长直导线,共面矩形线圈,求:,已知:,解:,在无限长直载流导线旁有相同大小的四个,矩形线圈，分别作如图所示的运动。,判断回路中是否有感应电流。,思 考,一、动生电动势,动生电动势是由于,导体或导体回路在恒定磁场中运动,而产生的电动势。,第3节,动生电动势与感生电动势,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,动生电动势的成因,导线内每个自由电子,受到的洛仑兹力为,非静电力,洛仑兹力,是产生动生电动势的根本原因,。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,对于一段导体,ab,，,动生电动势的计算方法,（2）法拉第电磁感应定律,（1）动生电动势公式,动生电动势的方向判定,动生电动势的公式,上图中，,a,点电势高。,例1,：如图，长为,L,的铜棒在磁感应强度为,的均匀磁场中，以角速度,绕,O,轴转动。,求：棒中感应电动势的大小,和方向。,解：,方法一，应用动生电动势公式,取微元,方向,方法二：应用法拉第电磁感应定律,作辅助线，形成闭合回路,OACO,符号表示方向沿,AOCA,OC、CA,段没有动生电动势,例2,：一直导线,CD,在一无限长直电流磁场中作,切割磁力线运动。求：动生电动势。,a,b,I,l,解：,方法一,方向,方法二,a,b,I,作辅助线，形成闭合回路,CDEF,方向,二、感生电动势和感生电场,导体或导体回路不动，,仅由磁场变化而产生的感应电动势,，称为感生电动势。,变化的磁场在其周围激发一种电场,，这种电场能对处于其中的电荷施加力的作用，这种电场称为,感生电场（或涡旋电场）,。,感生电动势的公式,讨论,2）,S,是以,L,为边界的任一曲面。,的法线方向应选得与曲线,L,的积分方向成右手螺旋关系,是,曲面上的任一面元,上磁感应强度的变化率,1）,此式反映变化磁场和感生电场的相互关系，,即感生电场是由变化的磁场产生的。,不是积分回路线元,上的磁感应强度的变化率,与,构成左旋关系。,3,）,由静止电荷产生,由,变化磁场,产生,线是“有头有尾”的，,是一组闭合曲线,起于正电荷而终于负电荷,线是“无头无尾”的,感生电场（涡旋电场）,静电场（库仑场）,具有电能，对电荷有作用力,具有电能，对电荷有作用力,例：,局限于半径,R,的圆柱形空间内分布有均匀磁场，,方向如图。磁场的变化率,求：圆柱内、外的 分布。,方向：,逆时针方向,感生电场电力线,L,自感系数,，单位：亨利（,H,）,一、,自感,由于,回路自身电流,、,回路的形状,、或,回路周围的磁介质发生变化,时，穿过该回路自身的磁通量随之改变，从而在回路中产生感应电动势的现象。,1、,自感现象,磁通链数,第4节,自感和互感,2、自感电动势,L,的计算,若回路几何形状、尺寸不变，周围介质的磁导率不变,自感电动势是反抗电流的变化,而不是反抗电流本身。,自感的计算步骤：,S,l,例,：,试计算长直螺线管的自感。,已知：匝数,N,横截面积,S,长度,l,磁导率,S,l,二、互感,2、互感系数与互感电动势,1)互感系数,(,M,),因两个载流线圈中电流变化而在,对方线圈中激起感应电动势的现象,称为互感应现象。,1、互感现象,若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变，,周围无铁磁性物质。实验指出：,实验和理论都可以证明：,2）,互感电动势：,互感系数和两回路的几何形状、尺寸，它们,的相对位置，以及周围介质的磁导率有关。,互感系数的大小反映了两个线圈磁场的相互,影响程度。,例,1,有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。,已知：,0,、N,1,、N,2,、l、S,求：互感系数,考察在开关合上后的一段时间内，电路中的电流滋长过程：,由全电路欧姆定律,第5节,磁场能量,电池,BATTERY,一、自感磁能,电源所作的功,电源克服自感电动势所做的功,电阻上的热损耗,磁场能量密度：,单位体积中储存的磁场能量,w,m,螺线管特例：,任意磁场,二、磁场能量,例 如图，求同轴传输线之磁能及自感系数,可得同轴电缆的自感系数为,一、位移电流,1、安培环路定理遇到的矛盾,在电流非稳恒状态下,安培环路定理是否成立?,+,+,+,+,+,+,对 面,对 面,矛盾,电容器破坏了电路中传导电流的连续性。,第6节 位移电流 全电流定理,2、位移电流,+,+,+,+,+,+,对曲面S应用高斯定理：,两边求导：,通过电场中某一截面的,电通量对时间的变化率,，称为通过该截面的,位移电流,。,电场中某点的,电位移矢量对时间的变化率，,称为该点的,位移电流密度,。,定义：,位移电流与传导电流的区别：,1）传导电流是由,运动电荷,产生，而位移电流是由,变化的电场,所引起。,2）传导电流在导体中传播时会,产生焦耳热,，位移电流可以脱离导体传播且,不产生焦耳热,。,3、全电流定理,通过某一截面的传导电流I,C,与位移电流I,D,的代数和，称为通过该截面的,全电流,。,导体中的,传导电流与,极板间的,位移电流相等,，,方向相同,在电路中,全电流是连续的,+,+,+,+,+,+,+,+,+,I,I,引入全电流概念后，恒定磁场的安培环路定理推广为：,位移电流与传导电流一样，也能产生磁场，这是它们的相同之处。,全电流定理,二、麦克斯韦方程组（积分形式）,1、场强的的环流,物理意义：,变化的磁场产生变化的电场,。,2、电位移通量,物理意义：,有电荷必伴随有电场,。,3、磁通量,物理意义：,磁感应线总是闭合的,。,4、磁场强度的环流,物理意义：,变化的电场产生变化的磁场,。,第一次：教材 9 7，9，10，13,第二次：教材 9 15，16，17,第三次：教材 9 25，26,作 业,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,