电磁感应与电磁场-2课件

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2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？3

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。5(3)电场的环流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。63.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。7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。9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<R)rEvO10例2

图示是利用高频感应加热方法加热电子管的阳极，以清除其中气体的原理示意图。阳极是一个圆柱形薄壁导体壳,半径为r,高为h,电阻为R，放在匝数为N长为L的密绕螺线管的中部，且L>>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）11(2)平均功率t

时间内产生的焦耳热

所以Bmax越大，频率越高，感应电流产生的焦耳热越多。其中1312.3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14

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

。154.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17另外两式相比代入令称为磁导率。则或18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。→→→→19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21二、互感现象互感系数互感电动势

线圈1

中的电流变化,引起线圈2

的磁通变化,线圈2

中产生感应电动势。

穿过线圈2

的磁通量正比于线圈1中电流I

。（M21:互感系数）互感电动势

若两线圈结构、相对位置及其周围介质分布不变时