电磁场-自感-互感.ppt

电场和磁场的本质及内在联系,电磁场,I（t)B(t)(t)i,=LI,4自感与互感,一、自感,1、自感电流反抗线圈中电流变化,2、L越大回路中电流越难改变,=LI,一、自感应,求L的两种方法,1.实验2.计算,假设电路中流有电流IIBL=/I,求单层密绕长直螺线管的自感已知l、N、s、,解:设回路中通有电流IB=nI=(N/l)I,=BS=(N/l)IS,=N=LI,L=S=nlS,L=nV,仅与回路、介质有关,二、互感应,I1(t)21(t),21=M21I1,12=M12I2,同理,M12=M21=M,M互感系数。与两个回路的大小、形状、相对位置及周围介质的磁导率有关，与回路中是否通有电流无关。单位：HmH,M越大，表明两者联系越大，耦合程度越大,互感有利也有害,例题：均匀密绕长直螺线管(无漏磁）已知：n1n2Sl求：M,解：设螺线管1通稳恒电流I1，,B1=n1I1,三、R-L电路的暂态过程（线圈对回路电流的影响）,三、R-L电路的暂态过程,1、由21电路接通,-L=RI,初始条件t=0I=0,I0=/R,=L/R,时间常数（弛豫时间）,t=时,初态,稳态,暂态,小,大,初态由初始条件决定稳态由电路的物理条件决定暂态按指数变化，快慢由决定,=0.63I0,0.63I0,三、R-L电路的暂态过程,2、由12电路断开,-L=RI,初始条件t=0I=/R,大,小,t=时，I=0.37I0,0.37I0,由21电路接通,电流建立过程磁场储存能量,稳态时：电源作功=焦耳热,I增加：电源作功=反抗L作功+焦耳热,由12电路断开,I减小：电源作功+L作功=焦耳热,有能量储存,有能量放出,电源作功焦耳热,结论：电源提供的一部分能量储存在线圈的磁场内,5磁场的能量,K接通时，讨论t-t+dt时间,乘Idt,电源作功,焦耳热,磁能,Wm,tt+dt,WmB、H的关系？,磁场的能量密度,均匀磁场,以长直螺线管为例,对于非均匀磁场，可将空间分割为dV小区，dV范围内B、H均匀,WmB、H的关系？,S1,对稳恒磁场,非稳恒时,?,0S1,IS2,任意时刻空间每一点的磁场都是确定的，对于确定的回路积分只有唯一确定的值。,6位移电流麦克斯韦方程组,一、安培环路定理失效,二、位移电流、全电流定律,Maxwell理论肯定了这一点！,S1,二、位移电流、全电流定律,I,I,D=D=DS=S,I,J,以平行板电容器为例,二、位移电流、全电流定律,1、大小与电位移对时间的变化率相关。,2、在产生磁场的作用方面与传导电流等价。,安培定理修正,I全,Maxwell方程之一,位移电流的特点,1、只要电场随时间变化，就有相应的位移电流位移电流的本质是变化的电场,2、位移电流与传导电流是完全不同的概念，仅在产生磁场方面二者等价,I有电荷流动，通过导体会产生焦耳热,Id无电荷流动。高频时介质也发热，那是分子反复极化造成,三、Maxwell方程组,Maxwell的新思想：,1、涡旋电场变化的磁场产生电场,2、位移电流变化的电场产生磁场,前人的经验：,静电场,稳恒磁场,三、Maxwell方程组,静电场,涡旋电场,稳恒磁场,“位移”磁场,三、Maxwell方程组,各向同性、静止的介质中物态方程,Maxwell理论预言了电磁波的存在由微分方程出发在各向同性介质中且在,情况下,波