电磁学课件续五

《电磁学》续

五第十一章

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流§11-1电动机与发电机第十一章

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流§11-1-1电动机

每当机械力存在时,令人兴奋的是有利用其在机器上做功的可能性。载流导线在磁场中受力—电动机的基本原理第十一章

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流§11-1-2发电机

电流可以产生磁场，那磁体是否也可以在某种情况下产生电场呢？第十一章

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流§11-1-2

发电机1、基本原理：法拉第1831年发现，只有当某种东西变化时电效应才存在。这时电路中的电流被称为感生电流。这个规律称为—电磁感应定律。第十一章

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流§11-1-2

发电机1.1为了寻找电磁感应现象，在静止或恒定条件下所做的实验，均以失败告终第十一章

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流§11-1-2

发电机1.2令人遗憾的Colladon实验1823年，Colladon做了一个重要的、本来可以发现电磁感应现象的实验，但却令人遗憾地以失败告终。第十一章

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流§11-1-2

发电机1.2令人遗憾的Colladon实验Colladon已经达到了发现电磁感应现象的边缘，但或许由于

期待的是一种持久恒定的效应，终于擦肩而过。第十一章

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流§11-1-2

发电机从上述Faraday、Ampere、Colladon等人的失败经历中可以看出，意识到或领悟到电磁感应是一种在运动、变化过程中出现的非恒定的暂态效应何等艰难。第十一章

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流§11-1-2

发电机1.3几种“间接的”电磁感应现象1822年，Arago和Humboldt在英国格林尼治的小山上的偶然发现——电磁阻尼现象。第十一章

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流§11-1-2

发电机1.3几种“间接的”电磁感应现象1824年，Arago做了一个电磁驱动实验。这就是物理学史上著名的“Arago圆盘实验”。该实验于1825年容获Copley金质奖章。第十一章

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流§11-1-2

发电机1.3几种“间接的”电磁感应现象1829年，美国物理学家Henry的一个意外发现，使其于1832年成为自感现象的发现者，并以其名字作为电感的单位。第十一章

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流§11-1-2

发电机1.4电磁感应现象的发现1831年，Faraday在磁产生电流的课题上终于取得了突破，发现了寻找已久的电磁感应现象。第十一章

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流§11-1-2

发电机在1820年Oersted实验后，经过长达11年的探索、寻找，终于发现了作为电流磁效应的逆效应的电磁感应现象，并且认识到电磁感应是一种在变化和运动过程中才出现的非恒定的暂态效应第十一章

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流§11-1-2

发电机2、基本解释：对于闭和导线的一部分相对于磁体运动产生电流—动生电流，其原因是第十一章

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流§11-1-2

发电机导线中推力的特点

电报的原理—高斯先生和韦伯先生在研究导线中推力特点时利用了这种长距离的通讯方法。第十一章

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流§11-1-2

发电机3、Faraday新效应：闭和回路的导线不动而磁体相对导线运动，同样会有电流存在。由于导线不动，因此不能用运动电荷在磁场中受力来解释。第十一章

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流§11-1-2

发电机3、Faraday新效应：若不通过运动而是通过改变通过回路中的磁场，在回路中同样存在电流。这又是什麽原因呢？第十一章

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流§11-1-2

发电机4、Faraday认为，感应电流来源于感应电动势；并发现在一定条件下形成了一定的感应电动势。第十一章

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流§11-1-2

发电机5、电动势：

电路中有电流，导线中的电子总会受到沿导线的某一方向的净推力。这个净推力的累积叫做该电路的电动势。第十一章

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流§11-1-2

发电机6、电动势的定义：导线中单位电荷所受的沿导线切向力对整个电路环绕一周的路程所做的积分。第十一章

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流§11-1-2

发电机7、Faraday认为，即使没有闭和回路，即无感应电流，感应电动势仍然可能存在，闭和回路只是使感应电动势以感应电流的形式体现出来而已。第十一章

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流§11-1-2发电机

Faraday把握住了电磁感应现象的实质和关键—感应电动势，把对电磁感应的解释以及建立电磁感应定量定律的工作，引向正确的方向。第十一章

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流§11-1-2

发电机8、通量法则：当穿过回路的磁通量随时间变化时，电动势等于这通量的变化率。该通量就是B的法向分量对整个回路所包围面积的积分。第十一章

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流§11-1-2

发电机9、发电机和电动机的等效性例如：现代电话机的工作原理第十一章

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流§11-2

变压器与电感第十一章

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流§11-2

变压器与电感法拉第发现的最重要的特征之一，不是在一运动线圈中存在电动势，而是在一个线圈中变化的电流会在另一个线圈中产生电动势。第十一章

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流§11-2-1

变压器

电动势等于穿过线圈的磁通量的变化率。能够把一个电动势变换成另一个电动势的两个线圈的组合—称为变压器。第十一章

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流§11-2-2

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感1、自感的产生：当任何电流建立磁场时—或者说，当它的场以任何方式变化时—便有一个电动势作用在该电流上。这个效应称为自感。第十一章

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流§11-2-2

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感2、楞次法则：电动势企图反抗任何磁通的变化。第十一章

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流§11-2-2

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感感生电动势的方向总是这样：如果电流沿该电动势的方向流动，则它总会有一个B通量，该通量抗拒产生该电动势的B发生变化。第十一章

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流§11-2-2

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感3、自感产生的内在原因：在自感中的电流具有“惯性”，因为该感应效应力图保持电流恒定，正如机械惯性力试图保持物体的运动状态恒定一样。第十一章

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流§11-2-2

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感4、自感的作用：续流回路在实际应用中的重要性—例如：电磁铁或大自感的设备工作时的保护。第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力例子：一个导电环会被一块通有变化电流的电磁铁强烈推开。第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力推力来自于环中的感生电流。为什麽？如何证明？第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力1、超导体的迈斯纳效应在一个理想导体中，电阻是零。因此，一个很小的感应电动势就可以产生任意大的电流，而此电流将产生一个反抗B进入的磁通量。因而没有磁通量能够进入理想导体中。第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力2、涡流把一个电磁铁放在理想导体附近，当接通电磁铁电源时，被叫做涡流的电流会出现在导体里，使得磁场不能进入其中。第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力在非理想导体中，涡流需要电动势来维持，而要有电动势，通量必须保持不断变化。这样，磁通量就会逐渐透入导体中去。第十一章

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流§11-3

作用在感生电流上的力3、涡流将受到的力导体摆的侧向力在正常导体中，来自涡流的不仅有排斥力，而且有侧向力。第十一章

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流§11-3

作用在感生