电磁感应与电磁场电子教案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,电磁感应与电磁场,2.,楞次定律,闭合回路中，感应电流的流动方向，总是使该电流激发的磁场去,阻碍,引起感应电流的磁通量的变化。,8.1,法拉第电磁感应定律,2,8.2,动生电动势 感生电动势,N,S,均匀磁场,1.,中学知道的方法：,右手法则定方向,2.,由法拉第电磁感应定律,负号说明电动势方向与所设方向相反,任意时刻，回路中的磁通量是,8.2.1 动生电动势,3,8.2 动生电动势 感生电动势,3.,由电动势与非静电场强的积分关系,非静电力洛仑兹力,设电源电动势的方向是上式的积分方向,正号说明：电动势方向与所设方向一致,4,仅适用于切割磁力线的导体,适用于一切回路,中的电动势的计算（与材料无关）,R,方法一:,方法二:,闭合回路的感应电动势,方向如图所示.,动生电动势计算举例：,那端的电势高?,8.2 动生电动势 感生电动势,5,例.,如图所示，纸面内有一根长为,L,的直导线，以角速度,绕固顶端,O,转动，均匀磁场 垂直纸面向里，求导线两端的动生电动势。,解：,电动势的方向由,A,指向,O,O,点电势高。,O,A,8.2 动生电动势 感生电动势,6,8.2.2 感生电动势 感生电场,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。,即必然存在：,由法拉第电磁感应定律,得，感生电动势为,8.2 动生电动势 感生电动势,7,麦克斯韦假设感生电场的性质方程为：,说明感生电场,是非保守场,说明感生电场,是无源场,S,1,S,2,8.2 动生电动势 感生电动势,8,若,I=I,(,t,),v,求,=?,方法一:分别考虑动生电动势和感生电动势,I,a,b,c,A,B,C,D,AC:,C,A,BD:,D,B,方向:C,A B D,9,方法二:直接利用法拉第电磁感应定律.,I,a,b,c,A,B,C,D,10,8.3 自感与互感,8.3.1 自感现象和自感,当一个线圈中电流发生变化时，它所激发的磁场穿过该线圈自身的磁通量也随之发生变化，产生感应电动势称,自感,现象，感应电动势称,自感电动势,。,自感现象反映了电路元件反抗电流变化的能力(电惯性)。,A,B,R,L,K,L,K,11,8.3 自感与互感,称为自感,形状大小、匝数,如何计算,L,?,设,I,1,2)周围磁介质的分布,单位:亨(,),12,8.3 自感与互感,例.,设有一单层密绕长螺线管，管长为,l,横截面积为,S,绕组的总匝数为,N,试求其自感系数,L,。,解：,当螺线管中通有电流,I,时，管内的磁感应强度大小为,单位长度上的匝数,每一匝的磁通量等于,通过螺线管的磁通匝链数为,式中螺线管的体积,自感,13,8.3 自感与互感,一线圈中的电流发生变化时，在它周围产生变化的磁场，从而使附近的另一个线圈产生感应电动势，称为,互感,现象，电动势称为,互感电动势,当,1,变化时,则在线圈感应电动势,8.3.2 互感现象和自感,14,8.3 自感与互感,同理，当,2,变化时,则在1线圈感应电动势,称为,互感,1)形状大小,2)相对位置,3)周围磁介质的分布,单位:亨(,),如何计算,M,?,设,I,1,线圈1中的电流发生单位电流的变化时引起的线圈2中磁通量的变化,15,例,若矩形线框中有电流,求长直导线中的感应电动势。,解：,（1）设长直导线通有电流,I,矩形线框中的,磁通量为,长直导线和矩形线框之间的互感为,（2）矩形线框通有交流电，长直导线中的互感电动势为,a,b,d,r,d,r,16,8.4 磁场的能量,1,2,K,L,R,切断电源 倒向,i,由,0,做正功,具有自感为,L,的线圈通有电流,I,时所具有的磁能,互感磁能,可以证明：,个线圈则,8.4.1 自感磁能,17,8.4.2 磁场的能量密度,8.4 磁场的能量,以螺线环为例，通电流为,匝,则,磁场的能量密度：,18,8.4 磁场的能量,磁场的能量密度：,磁场的能量：,19,例.一根电缆由半径为,R,1,和,R,2,的两个薄筒形导体组成，在两圆筒中填充磁导率为,的均匀磁介质。电缆内层导体通电流,I,，外层导体作为电流返回路径，如图所示，求单位长度的一段电缆内的磁场储存的能量。,解:两圆筒之间磁场,I,I,R,1,R,2,l,O,r,磁场能量密度,磁场能量,20,8.5 麦克斯韦电磁场理论简介,8.5.1 位移电流 全电流安培环路定理,电磁场的基本规律,静电场,恒定磁场,变化的磁场,变化的电场,21,8.5 麦克斯韦电磁场理论简介,1.位移电流,恒定磁场,非恒定条件如图所示，以电容器的充放电为例,I,c,S,1,S,2,L,C,S,1,:,S,2,:,据电荷守恒有,L,S,是,S,1,和,S,2,构成闭合曲面,q,c,是曲面内自由电荷。,电流连续性：,22,8.5,麦克斯韦电磁场理论简介,此式代入，,有,或,在非恒定情况下这种电流,永远是连续的,电荷守恒,23,8.5,麦克斯韦电磁场理论简介,波速,真空中变化的电磁场是一种波动，称为,电磁波,。,介质中的波速,麦克斯韦方程组说明：交变的电场和交变的磁场不可能是彼此孤立的，他们之间相互联系、相互激发、组成统一的,电磁场,。,24,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,