电磁感应2.复习过程.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,*,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,*,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,*,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,*,电磁感应2.,就叫做这两个线圈的,互感系数,，简称为,互感,。,1）,单位：亨利,（,H）,，,毫亨,（,mH）,，,微亨,（,H）,2）,互感系数为,线圈本身的性质,，与两线圈中,是否通有电流,无关，仅与两线圈的几何因素、相对位置和周围介质有关。为算,M,，给线圈,1,或,2,通电均可到底给谁通电,?,当然是选择最方便的,。,例：计算同轴螺线管的互感,线圈1产生的磁场通过线圈2的磁通链数,两个共轴螺线管长为,L,，,匝数,分别为,N,1,、,N,2,，,截面积相同均为,S,管内真空。,由互感定义,解：给,螺线管1,通以电流,I,1,思考：两螺线管如何放置互感最大？如何放置互感最小？,I,1,当线圈中,电流变化,时，它所激发的磁场通过线圈,自身,的,磁通量,也在变化，使线圈自身产生感应电动势，叫,自感现象,.该电动势叫,自感电动势,.,实验现象：,全磁通与回路的电流成正比,：,二、自感,称,L,为线圈的,自感系数,简称自感或电感。,1单位：亨利（,H）,毫亨,（,mH）,，,微亨,（,H）,3）物理意义：一个线圈中通有单位电流时，通过线圈自身的磁通链数，等于该线圈的自感系数。,2）,L,与线圈中是否通有电流无关，仅与线圈自身几何结构、及周围介质有关,自感电动势,大小：,方向：,阻碍线圈中原有电流的变化,i,(,t,),e,L,i,(,t,),L,越大，线圈中电流越不易改变,L,越小，改变线圈中电流较容易,所以说，任何导体线圈都有维持原电路状态的能力，,L,就是这种能力大小的量度，它表征导体回路,电磁惯性,的大小。,e,L,L,的计算：假设通以电流,i,和计算磁通链数,y,来求自感系数,L,。,例：求长直螺线管的自感系数,L,，,已知总长度,l,，,总匝数,N,，,截面面积,S,单位长度上的匝数,n.,设通以电流,i,解：,例,.,长直螺线管由两个密绕的线圈,C,1,、,C,2,组成，两线圈分别绕,N,1,、,N,2,匝。求,:(1),两线圈的互感系数,(2),两线圈的自感系数与互感系数的关系,l,S,c,1,c,2,(1),(2),由,对非完全耦合线圈：,例,.,对于单匝线圈取自感系数的定义式为,L=,f,m,/I,当线圈的几何形状、大小及周围介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数,L,（,A,）变大，与电流成反比关系。,（,B,）,变小。,（,C,）不变。,（,D,）变大，但与电流不成反比关系。,C ,5,磁场的能量,一、,通电线圈储能（自感磁能）,:,自感为,L,的线圈,通有电流,I,时，在其周围建立了磁场，所储存的磁能根据功能原理，应该等于这电流消失时自感电动势所做的功.,功能原理,自感磁能,e,L,L,通电,I,线圈储能（自感磁能）:,二、磁场能量,W,m,:,对螺线管:,I,磁能密度：,对任何磁场普遍有效,磁场能量：,积分应遍及磁场存在的全空间。,比较,磁场能量密度,电场能量密度,3,.,用线圈的自感系数,L,来表示载流线圈磁场能量的公式,(,A,),只适用于无限长密绕线管。,(,B,),只适用于单匝圆线圈。,(,C,),只适用于一个匝数很多，且密绕的螺线环。,(,D,),适用于自感系数,L,一定的任意线圈。,D ,6 麦克斯韦方程组,静电场的高斯定理,环路定理,有源、无旋,稳恒电流磁场的高斯定理,稳恒电流磁场的安培环路定理,无源、有旋,一、,真空中,静电场,E,（1）,与稳恒磁场,B,（1）,的基本定理,二、麦克斯韦假设,假设1.变化的磁场激发电场,感生电场,空间的总电场：,电磁学的对称性与完整性：,电场,静电场,感生电场,静止电荷,起因,磁场,稳恒磁场,恒定电流,感生磁场？,起因,Maxwell,从电流的连续性入手得到了突破,假设2.变化的电场,位移电流,感生磁场,1.位移电流概念,传导电流不连续引起矛盾,矛盾,S,1,S,2,S,I,c,变化的电场,可等效为,一种电流，,变化的电场和磁场相联系,!,1861,年麦克斯韦想把安培环路定理推广到非恒定电流的情况。他注意到上图电容器在充放电时，其中的电场是变化的，,他大胆假设：,S,1,S,2,S,s,(,t,),-s,(,t,),I,c,定义,位移电流,充电过程,具有电流的量纲,位移电流的本质是变化的电场,2.全电流,一般情形下，通过空间某截面的电流应,包括传导电流与位移电流，其和称,全电流,全电流是,连续,的，,麦克斯韦将安培环路定理推广为,全电流定律,3.位移电流的磁场,感生磁场,空间总磁场,三、麦克斯韦方程组的积分形式,真空中的麦克斯韦方程组,有电介质存在时,有磁介质存在时,介质中的麦克斯韦方程组,例反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为,（）,（）,（）,（）,试判断下列结论是包含于或等效于哪一个麦克斯韦方程式的。将你确定的方程式用代号添在相应结论后的空白处。,（）变化的磁场一定伴随有电场,（）磁感应线是无头无尾的,（）电荷总伴有电场,（）,（）,（）,习题指导,P,159,6,。,在没有自由电荷与传导电流的变化的电磁场中，,沿闭合环路,l,（设环路包围的面积为,S,）,例：半径为,R,的平板电容器 均匀充电,内部视为真空,求：,1),I,d,(,忽略边缘效应,),解：,方向,+,-,2),（,r,R,）,充电,放电,I,d,方向,与外电路,传导电流,方向一致,全电流是,连续,的,解：,P,等效为位移电流均匀通过圆柱体,2),求：,（,r,R,）,由全电流定理有,作业册,21,章,1.2.5.,过,P,点垂直轴线作一圆环,课本,P,126,例,17.9,如图，平板电容器（忽略边缘效应）充电时，沿环路,L,1,、,L,2,磁场强度的环流中，必有：,(A),(B),(C),(D),(C),习题指导,P,158,1,例,.,无限长直导线与矩形线圈共面，线圈中通以电流 ，求直导线中的感应电动势。,分析：,应先计算,M,假设在直导线中通以电流,I,r,dr,可计算出通过线圈的磁通量,2,1,由,得到,M,1,2,a,b,h,课本,20.17,P,200,）,习题指导,P,150,典型例题,5,例题一：计算同轴电缆单位长度的自感,电缆单位长度的自感:,根据对称性和安培环路定理，,在内圆筒和外圆筒外的空间,磁场为零。两圆筒间磁场为,考虑,l,长电缆通过面元,ldr,的磁通量为,该面积的磁通量,计算长为,l,的电缆所具有的磁能？,1.,半径为,L,的均匀导体圆盘绕通过中心,o,的垂直轴转动，角速度为,w,，盘面与均匀磁场,B,垂直，如图。,1,）在图上标出,oa,线段中动生电动势方向；,2,）设,coa,段长为,d,，求,U,a,-U,o,=,U,a,-U,c,=,U,c,-U,o,=,U,a,-U,b,=,L,c,0,a,w,b,0,2,.,如图所示，直角三角形金属架,abc,放在均匀磁场中，磁场,B,平行于,ab,边，,bc,的长度为,l,当金属框架绕,ab,边以匀角速度,w,转动时，,abc,回路中的感应电动势,e,和,a,、,c,两点间的电势差,U,a,-,U,c,为：,B ,一长圆柱状磁场，磁场方向如图所示，磁场大小 。均为常数。若在磁场内外分别放一半径为,a,、,b,的金属圆环，环心在圆柱轴线上。求两金属环中的感生电动势，并讨论其方向。,a,b,R,习题指导,P,154,10,电磁感应作业：,7,如图,载有电流,I,的长直导线附近，放一导体半圆环,MEN,与长直导线共面，且端点,M,、,N,的连线与长直导线垂直，半圆环的半径为,b,，环心,O,与导线相距,a,，设半圆环以速度,V,平行长直导线平移，求半圆环内动生电动势的大小和方向，以及,M,、,N,两端的电压,。,均匀磁场,任意弯曲导线垂直切割磁力线，动生电动势,？,电磁感应作业,1,电磁感应作业,3,习题指导,P,154,11,电磁感应作业,12,电磁感应作业,4,5,试问,（,1),L,1,和,L,2,上各点 是否为零？,感生电场场强,E,i,是否为零？,（,2,）,L,1,和,L,2,内有无感应电流？,均匀磁场被封闭在半径,R,的无限长圆柱内，磁场随时间变化，有闭合导体线框,L,1,和,L,2,置于图示位置。,习题指导,P,142,问题讨论3,习题指导,P,158,选择题,2-4,。,4,.,在一自感线圈中通过的电流,I,随时间,t,的变化规律如图,(,a,),所示，若以,I,的正流向作为,e,的正方向，则代表线圈内自感电动势,e,随时间,t,变化规律的曲线应为图,(,b,),中,(,A),、,(B),、,(C),、,(D),中的哪一个？,D ,5,.,圆铜盘水平放置在,均匀磁场,中，,B,的方向垂直盘面向上，当铜盘绕通过中心垂直于盘面的轴沿图示方向转动时，,(A),铜盘上有感应电流产生，沿着铜盘转,动的相反方向流动。,(B),铜盘上有感应电流产生，沿着铜盘转,动的方向流动。,(C),铜盘上产生涡流。,(E),铜盘上无感应电流产生，铜盘中心处电势最高。,(D),铜盘上无感应电流产生，铜盘边缘处,电势最高。,D ,如图所示，一矩形金属线框，以速度 从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中。不计线圈的自感，用图线正确表示线圈中的感应电流对时间的函数关系。（从线圈刚进入磁场时刻开始计时，,I,以顺时针方向为正。）,I,t,3,.,用线圈的自感系数,L,来表示载流线圈磁场能量的公式,(,A,),只适用于无限长密绕线管。,(,B,),只适用于单匝圆线圈。,(,C,),只适用于一个匝数很多，且密绕的螺,线环。,(,D,),适用于自感系数,L,一定的任意线圈。,D ,例,.,对于单匝线圈取自感系数的定义式为,L=,f,m,/I,当线圈的几何形状、大小及周围介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数,L,（,A,）变大，与电流成反比关系。,（,B,）,变小。,（,C,）不变。,（,D,）变大，但与电流不成反比关系。,C ,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,