大学物理_电磁感应与电磁波及习题解答

1、1821年奥斯特发现电流的磁效应1831年法拉第发现电磁感应效应1821年奥斯特发现电流的磁效应1831年法拉第发现电磁感应效应预备知识:电动势1821年奥斯特发现电流的磁效应1831年法拉第发现电磁感应效应非静电力下电荷具有的作功能力一、愣次定律：感应电流补偿或抵销其原因由变化的磁场（磁通量）产生电流（电动势）二、法拉弟电磁感应定律17-1 法拉第电磁感应定律dtdLKldEdB/dt0BBdB/dt0磁通链dtdN 单位：韦伯Wb Wb/s=V 由切割产生的电动势IfvlB17-2 动生电动势一、洛伦茨力=非静电力dtddtBSdsdBdtd)(BlvdtdxBldtxldB)( x第十七

2、章 电磁感应和电磁波17-1 法拉第电磁感应定律17-2 动生电动势17-3 感生电动势和感应电场17-4 互感17-5 自感17-6 磁场的能量feBm v非静电性场强Efekml dfemm1电源内电流由电位低处流向电位高处方向：右手IfvlB标量式dlvBcossinl dBv 意义:两两垂直例1abcv =Bv bc sin 例2IdllBv)(lIB20cosBlvdlvBcossin二、洛伦茨力的能量转换作用IvB B f fvB B fv合力作功为零vffvVFBvevevBv= 0外力作用使电子具有速度v洛伦茨力将外力的功转换为非静电力的功正功负功17-3 感生电动势和感应电场

3、例17-2 电子感应加速器Ekdtd dtBSd dtdBr2电子(一圈)加速作功l dEkrEk2dtdBrEk2LEkLKldEdtd SSdBdtd S感应电场环路=感应电动势=环路中磁通变化率涡电场(闭合电力线)L 和S的对应关系iABCDablrdr例2.载流长直导线 i=I0sinwt 与线圈 ABCD共面，求 感生电动势。分析：长直导线可近似看作无限长，激发的磁场具有轴对称性。解：无限长直线电流产生的磁场 rti2tB0 通过线圈ABCD的磁通量为： baSmBldrSdBt t sinIabln2l rdrti2l 00ba0w补充题在半径为R的圆筒内，有方向与轴线平行的均匀磁

4、场B，它以dB/ dt=1.010-2T/s的变化率减小。P点离轴线的距离r=5.0cm，如图所示，试问电子在各点处可获的加速度的大小和方向如何？oP解:轴对称以O为圆心,OP为半径作圆rEl dE2SdtdBdtd2rdtdBEkdtdBrE2oABEkdr2020cos222LLdldtdBrl dE20sin22LdldtdBrrdsindtdBlddldtdBdL220已知 dB/dt0 均匀变化求: ABEk17-5 自感应回路电流变化ddtm 0L自感系数：BIdlrrI 42mNB dSLI反映线圈自身特性自感电动势：dtdILdtLIddtdL判别自感电动势和自感电流的方向与一

5、般情况相同。例1.N 匝的螺线管长l，截面积为S，绕在铁心上，求自感系数。解：螺线管内部的磁感应强度： BS nI Bm自感系数：lSN ILm2只与线圈的大小、形状、磁介质有关B求L IlN ISlN N2mS17-4 互感现象2121212121iMiM互感系数MMM2112dtdiMdtdiM212121,可以证明例1.共轴螺线管 的互感系数12111InBSlInnlSINN1211212121222121LLlSNlSNlSNNM2K1LR一、RL电路的特性：*现象：K接通1时灯泡 逐渐变亮；K接通2时 灯泡则逐渐变暗。*解释：K接通1时，电池和线圈充当 灯泡的电源(电池对L充电)； K接通2时，线圈充当灯泡的电源 (L向灯泡放电)。17-6 磁场能量电感器储能dqWLdtddtdqI IdtdtdLIIdILLdId221LI长直螺线管lSN L , IlN B2 222 2121BVNBlNBSLIWm能量密度22BdVdWwmm普适公式二、磁场的能量 电感器所储能量只能分布在磁场中17-1（动生）IldddllBv)(lIB20 ll 是变量017-2（动生）cosBSSdBwsinsin)(cosBSdtdBSdtdBSdtd为零时,通量最大,但通量的变化最小,=0IvLL切割Bd=0I/2ddaBa+d=0I/2ad)LvBaaLvBdada+-+BLv17-