电磁感应与电磁场课件.ppt

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1、二、感生电动势有旋电场穿过导体回路的磁场(磁通量)发生变化时,产生的感应电动势称为感生电动势。长直螺线管通电流I,外套一闭合线圈l,螺线管内通过闭合线圈l的磁通量GSl若螺线管内的电流发生变化l中产生感生电动势1若闭合线圈l的电阻为R,感应电流GS问题:不是静电场力：不是洛仑兹力：因为周围没有静电场源。因为洛仑兹力要求:运动电荷进入磁场才受洛仑兹力，而现在是先有磁场变化而后才有自由电荷作定向运动。线圈l中的自由电荷是在什么力的驱动下运动？2因此,导体内自由电荷作定向运动的非静电力只能是变化的磁场引起的。这种非静电力能对静止电荷

2、有作用力,因此,其本质是电场力。麦克斯韦在进行了上述分析之后,提出了有旋电场的概念。1.有旋电场变化的磁场在其周围空间激发出一种新的涡旋状电场,不管其周围空间有无导体,不管周围空间有介质还是真空;称其为感生电场或有旋电场或涡旋电场。3有旋电场是一种客观存在的物质,它对电荷有作用力。相应引入有旋电场场强2.有旋电场与静电场的比较共同处：这两种电场都对电荷有力的作用。不同处：(1)电场激发静电场是由电荷激发;有旋电场是由变化磁场激发。(2)电场线有旋电场线——环绕磁感应线的闭合曲线。静电场线——不闭合,有头有尾。4(3)电场的环流

3、有旋电场的环流不为零。静电场的环流为零。有旋场,非保守场(4)电通量静电场对闭合曲面通量不为零。有旋电场通量为零。与的通量类似,有旋电场是无源场。53.Ev的环流与感生电动势由法拉第电磁感应定律又有因为回路不动,又,所以可见,只要,感生电场的环流就不为零。6公式中的负号是楞次定律的数学表示式。这时Ev的回绕方向与组成左螺旋,即用左手四指表示Ev的回绕方向,姆指表示的方向。Ev判定的方向注意是与,而不是与组成左螺旋。7感生电动势计算方法1运用法拉第电磁感应定律先求线圈所在处的磁通量,再求磁通量的变化率。运用Ｅv的环流定理感生电动

4、势计算方法28例1一个半径为R的长直载流螺线管，内部磁场强度为,现已知为大于零的恒量。求管内外的感生电场。解分析感生电场的电场线是一系列以O为圆心的同心圆。外部(r>R)内部(r>h。当螺线管中通以交变电流时，求：（1）阳极产生的感应电流；（2）怎样可提高感应电流产生的焦耳热。hLrII解（1）10(2)平均功率t时间内产生的焦耳热所以B

5、max越大，频率越高，感应电流产生的焦耳热越多。其中11应用:涡电流当大块导体与磁场有相对运动时或处在变化的磁场中,大块导体中会激起感应电流,称为涡电流。涡电流可以在导体中产生大量的热量,其热量与产生磁场的交变电流频率的二次方成正比。涡电流的热效应在工业生产中常用工频感应炉来冶炼特种合金,生活中电磁灶也利用涡电流产生热量来加热食品。1212.3自感和互感一、自感现象自感系数自感电动势1.自感现象线圈电流变化穿过自身磁通量变化2.自感系数在线圈中产生感应电动势。根据毕—萨定律当穿过线圈自身的磁通量与电流I成正比。L:自感系数13

6、若回路周围不存在铁磁质,且回路大小、形状及周围磁介质分布不变,则3.自感电动势讨论(1)负号：自感电动势的方向总是要使它阻碍回路本身电流的变化。(2)自感具有使回路电流保持不变的性质—电磁惯性。(3)L与线圈的形状、大小、匝数、以及周围磁介质的分布情况有关。若回路周围不存在铁磁质,与I无关。实验上,常用测电流强度I和磁通链数Ψ来计算自感系数L。144.自感的计算方法解:设电流I例1如图的长直密绕螺线管,已知l,S,N,μ。求:其自感L(忽略边缘效应)。磁介质的磁导率15在密绕的长直螺线管中,充满磁介质,线圈中的电流为I。取闭合

7、回路ABCDA,求此闭合回路的磁场环流。ADCBL闭合回路所包围的电流,包含传导电流I和束缚电流IS两项：有磁介质时的安培环路定理16另外两式相比代入令称为磁导率。则或17令为磁场强度。磁介质中的安培环路定理沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径所包围的自由电流的代数和。由于H的环流仅与传导电流I有关,而与介质无关，因此在有磁介质的空间，可以用介质中的安培环路定理来求磁场强度矢量H,然后用H与B的关系,求出空间磁感应强度的分布。→→→→18例2有两个同轴圆筒形导体,其半径分别为R1和R2,通过它们的电流均为I,但电流的流向

8、相反。设在两圆筒间充满磁导率为的均匀磁介质。求:其自感L。解:两圆筒之间如图在两圆筒间取一长为l的面PQRS,并将其分成许多小面元。则单位长度的自感为19例3两半径为R的平行长直导线，中心间距为d，且dR,求长为l的这对导线的自感。II解设导线中通有电流I，导线间宽为d长