感生电动势-感生电场.pptx

第16章 电磁感应和电磁波1 一、感生电场的性质一、感生电场的性质 二、感生电场的计算二、感生电场的计算 三、涡流三、涡流16.3 16.3 感生电动势感生电动势 感生电场感生电场第16章 电磁感应和电磁波2 (t)L（不动）（不动）S由于磁场随时间变化而产生的电动势称感生电动势由于磁场随时间变化而产生的电动势称感生电动势 相应的电场就叫感生电场相应的电场就叫感生电场 的正向与的正向与L L的绕向成右螺旋关的绕向成右螺旋关系，由此定出系，由此定出 法线的正向。法线的正向。L（不动）（不动）S是以是以L为边界的为边界的任意面积任意面积第16章 电磁感应和电磁波3一、感生电场的性质一、感生电场的性质麦克斯韦提出：变化的磁场可以激发非静电性质的电场。麦克斯韦提出：变化的磁场可以激发非静电性质的电场。感生电场感生电场实验表明，实验表明，感感与导体回路的材料无关。与导体回路的材料无关。感生电场是非保守场感生电场是非保守场有旋电场。它不存在相应有旋电场。它不存在相应的的“势势”的概念。的概念。感生电场的通量感生电场的通量法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律无源场无源场第16章 电磁感应和电磁波4线闭合，线闭合，即：即：线与线与 线是相互套联的线是相互套联的二、感生电场的计算二、感生电场的计算例例1 空间均匀的磁场限制在半径空间均匀的磁场限制在半径为为R的圆柱内，磁感强度的方向平的圆柱内，磁感强度的方向平行于柱轴。假设磁感强度大小随时行于柱轴。假设磁感强度大小随时间均匀变化。间均匀变化。求求 E感感分布。分布。第16章 电磁感应和电磁波5 解解 设场点距轴心为设场点距轴心为r,根据对称性，取以根据对称性，取以O为心，为心，过场点的圆周环路过场点的圆周环路L。Rr第16章 电磁感应和电磁波6若若则则电动势方向如图电动势方向如图若若则则电动势方向如图电动势方向如图Rr 电子感应加速器的电子感应加速器的基本原理。基本原理。1947年，世界第一台，年，世界第一台，能量为能量为70MeV。讨论讨论第16章 电磁感应和电磁波7重要结论：重要结论：半径线上的感生电动势为零半径线上的感生电动势为零证明：因为感生电场是圆周的切线方向，证明：因为感生电场是圆周的切线方向，所以必然有所以必然有则有则有例例2 求线段求线段ab内的感生电动势内的感生电动势。解解 补上两个半径补上两个半径 Ob和和aO 与与ba构成回路构成回路ObaO由法拉第电磁感应定律，有由法拉第电磁感应定律，有第16章 电磁感应和电磁波8由由得得O在柱对称磁场外，如图在柱对称磁场外，如图阴影阴影部分部分第16章 电磁感应和电磁波91 1、在涡旋场中，任意路径上的感应电动势与此路径、在涡旋场中，任意路径上的感应电动势与此路径上有无导体无关，只要磁场变化就会有涡旋场，就有上有无导体无关，只要磁场变化就会有涡旋场，就有感生电动势，只是有了导体后我们感知到了感生电动感生电动势，只是有了导体后我们感知到了感生电动势的存在。势的存在。2 2、涡旋场是非保守场，电力线是闭合曲线，即相同、涡旋场是非保守场，电力线是闭合曲线，即相同起点和终点沿不同的路径积分结果不同。起点和终点沿不同的路径积分结果不同。3 3、涡旋场有广泛的应用，例如、涡旋场有广泛的应用，例如电子感应加速器电子感应加速器、“涡流涡流”等应用。等应用。磁场变化周围就会存在涡旋电场，磁场变化周围就会存在涡旋电场，磁场对电荷的洛仑兹力使电荷控制在圆磁场对电荷的洛仑兹力使电荷控制在圆轨道上运动，涡旋场对电荷施加电场力轨道上运动，涡旋场对电荷施加电场力的作用使其不断加速。的作用使其不断加速。第16章 电磁感应和电磁波10交变电流交变电流彼此绝缘彼此绝缘的薄片的薄片由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。交变电流交变电流感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流涡电流(涡流涡流)整块整块铁心铁心减小电流截面，减少涡流损耗减小电流截面，减少涡流损耗高频感应加热原理高频感应加热原理电磁阻尼电磁阻尼三、三、涡流涡流第16章 电磁感应和电磁波11涡流涡流(涡电流涡电流)的热效应的热效应 有利：高频感应加热炉有利：高频感应加热炉 有害：会使变压器铁心发热，有害：会使变压器铁心发热，所以变压器铁心用绝缘硅钢片叠成。所以变压器铁心用绝缘硅钢片叠成。大块导体中的感应电流称大块导体中的感应电流称“涡流涡流”。涡流的涡流的机械效应机械效应应用：电磁阻尼应用：电磁阻尼(电表制动器电表制动器)电磁驱动电磁驱动(异步感应异步感应电动机电动机)。第16章 电磁感应和电磁波12炼制特殊钢炼制特殊钢去除金属电极吸附的气体去除金属电极吸附的气体电磁炉电磁炉涡电流的机械效应涡电流的机械效应第16章 电磁感应和电磁波13涡旋电场是涡旋电场是无源有旋场无源有旋场感生感生电电场与静场与静电场的电场的比较比较静电荷静电荷变化的磁场变化的磁场场源场源环流环流通量通量静电场为保守场静电场为保守场感生感生电场为非保守场电场为非保守场静电场为有源场静电场为有源场感生感生电场为无源场电场为无源场涡旋电场与磁场随时间的涡旋电场与磁场随时间的变化率方向变化率方向成左手螺旋关系，成左手螺旋关系，而不是与磁场方向成左手关系。而不是与磁场方向成左手关系。