14秋电磁感应二讲解课件

本次课教学基本要求

理解感生电动势的本质

了解自感和互感的现象会计算几何形状简单的导体的自感和互感

了解有旋电场的概念7/23/2023引起磁通量变化的原因

感应电动势的分类感应电动势的分类B不变7/23/2023引起磁通量变化的原因

感应电动势的分类感应电动势的分类B不变7/23/2023问题：感生电动势的来源是什么？

7/23/2023

麦克斯韦假设：变化磁场在其周围激发一种电场，这种电场就称为现象感生电场——麦克斯韦假设(1831-1879)7/23/2023感生电场——麦克斯韦假设7/23/2023在洛仑兹力的作用下沿圆形轨道运动电子感应加速器电子在涡旋电场的作用下被加速设计电子感应加速器根据麦氏假设发现电子被加速证实麦氏假设7/23/2023电动牙刷涡电流的应用7/23/2023电磁炉涡电流的应用磁场线涡流锅体线圈面板高频感应加热线圈

7/23/2023同轴线圈炮发展中的电磁炮

适用于口径与质量较大的弹丸如加榴炮弹丸.也可用来发射鱼雷、导弹或弹射飞行器等.

涡电流的应用7/23/2023

当导体回路或大块导体处在变化的磁场中时，在导体中会激起感应电流叫做涡电流,简称—涡流.由于大块金属电阻特别小，所以产生的涡电流极强。7/23/2023碳钢和合金钢中含碳量在0.40－0.45%是最适合进行这个处理过程涡电流的应用7/23/2023高频感应炉：

利用金属块中产生的涡流所发出的热量使金属块熔化。优点易控制、1

1

温度均匀、1

1

加热速度快、材料不受污染。涡电流的应用7/23/2023涡电流的应用冶金工业中,某些熔化活泼的稀有金属在高温下容易氧化,将其放在真空环境中的坩埚中,坩埚外绕着通有交流电的线圈,对金属加热,防止氧化。抽真空7/23/2023加热金属电极制造显像管或激光管时做好后要抽气封口,但管里金属电极上吸附的气体不易放出,必须加热到高温才能放出而被抽走,利用涡电流加热方法,一边加热,一边抽气,然后封口.抽真空

接高频发生器显像管涡电流的应用7/23/2023当有铝箔内盖的容器经过感应线圈时，即产生涡流瞬时发热，使铝箔与瓶口紧密地粘合，达到密封的目的。可对各类PE、PET、PP、玻璃等非金属瓶、罐、筒、碗等容器封口。适用于药品、药液、果汁、矿泉水、调味品、牛奶、香料、洗涤剂、化妆品、农药、机油、石油产品、化工产品等的密封。电磁感应铝箔封口机涡电流的应用7/23/2023涡电流的危害

在制作变压器铁心时,用多片硅钢片叠合而成,使导体横截面减小,涡电流也较小.电动机的转子和定子也是用片状软磁性材料叠合制成的.NS涡电流的危害7/23/2023问题：2.感生电动势等于什么？7/23/2023由电动势的定义由法拉第电磁感应定律感生电动势磁通量7/23/2023

线为无头无尾的闭合曲线。

静电场

感生电场共同点：

对电荷有力的作用

对电荷有力的作用

不同点：由静止电荷产生

由变化的磁场产生（非保守场）

二静电场与感生电场的比较（保守场）（有源场）（涡旋场）起始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)电场自然界中的电场7/23/2023感应电动势的分类导体动磁场变7/23/2023问题：3.什么是自感电动势？7/23/2023

自感现象

由于回路中电流产生的磁通量发生变化，而在自己回路中激发感应电动势的现象叫做自感现象，这种感应电动势叫做自感电动势。

1.自感应亨利自感和互感I(t)

B(t)

(t)

IB《长螺线管中的电自感》

（1832年7月）7/23/2023例题求单层密绕长直螺线管的自感L

已知l、N、S、解:

设回路中通有电流II自感单位：1

亨利（H）=

1韦伯/安培

（1

Wb/A）自感系数L

与线圈是否通电流无关;与线圈大小、形状、周围介质的磁导率有关.7/23/2023iIB

式中的负号表示自感电流反抗线圈中电流变化

L↑自感电流就越大，即回路中电流越难改变自感的应用:稳流,

LC谐振电路,滤波电路,感应圈等

.

自感0L——线圈反抗电流变化的能力,一种电惯性的表现7/23/2023导体动磁场变7/23/2023问题：4.什么是互感电动势？7/23/20232.互感应互感系数（理论可证明）7/23/2023半径为r的小导线环，置于于半径为R的大导线环中心，二者在同一平面内，且r＜＜R.在大导线环中通有正弦电流，其中、为常数，t为时间变量，则任一时刻小导线环中感应电动势的大小为

.Rr

例1.互感7/23/2023解先设某一线圈中通以电流

I

求出另一线圈的磁通量7/23/2023解设长直导线通电流

例2

在磁导率为的均匀无限大的磁介质中,一无限长直导线与一宽长分别为和的矩形线圈共面,直导线与矩形线圈的一侧平行,且相距为.求:二者的互感系数.互感7/23/2023若导线如左图放置,根据对称性可知得互感7/23/2023问：下列几种情况互感是否变化？1）线框平行直导线移动；2）线框垂直于直导线移动；3）线框绕OC

轴转动；4）直导线中电流变化.OC互感7/23/2023例3.两个相距不太远的平面圆线圈，怎样放置可使其互感系数近似为零（设其中一线圈的轴线恰通过另一线圈的圆心）

（A）

两线圈的轴线互相平行。（B）

两线圈的轴线互相垂直。（C）

两线圈的磁距成反平行。（D）

两线圈无论如何放置，互感系数也不为零。互感7/23/2023作业本P205、61、3三.2、3、4、5

四.2、37/23/2023例2

有两个同轴圆筒形导体,其半径分别为和,通过它们的电流均为,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.解两圆筒之间如图在两圆筒间取一长为的面,并将其分成许多小面元.则自感7/23/2023即由自感定义可求出单位长度的自感为自感7/23/2023

涡电流克服变压器铁芯中产生涡流——消耗能量——铁损R——

硅铜片叠加7/23/2023电度表记录电量电度表记录用电量,就是用通有交流电铁心产生交变磁场,在缝隙处铝盘上产生涡电流涡电流磁场与电磁铁磁场作用,表盘受一转动力矩,使表盘转动.涡电流的应用7/23/2023线圈铁芯电子束环形真空管道电子感应加速器可产生γ射线、X射线等，供工业和医疗等方面应用。

可使电子获得数百兆电子伏的能量借这种高能电子去轰击各种靶子（如原子核）7/23/2023电磁阻尼7/23/2023电子感应加速器全貌电子感应加速器的一部分电子感应加速器可产生γ射线、X射线等，供工业和医疗等方面应用。

可使电子获得数百兆电子伏的能量借这种高能电子去轰击各种靶子（如原子核）1940年美国科学家科斯特(D.W.Kerst)研制出世界上第一个电子感应加速器7/23/2023一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将

(A)加速铜板中磁场的增加.

(B)减缓铜板中磁场的增加.(C)对磁场不起作用.

(D)使铜板中磁场反向.

涡电流例.P20选择题27/23/2023

例2

有两个长度均为l,半径分别为r1和r2（r1<r2

）,匝数分别为N1和N2的同轴长直密绕螺线管.求它们的互感.解先设某一线圈中通以电流

I

求出另一线圈的磁通量互感7/23/2023则则穿过半径为的线圈的磁通匝数为互感