电磁感应与电磁波课件

电磁感应和电磁波数声风笛离亭晚，我想潇湘君想秦！历史发展1820年，奥斯特发现电流可以产生磁场。1832年，法拉第发现了电磁感应现象。（注意：1822年法拉第就已经开始研究这一问题了。）1864年，麦克斯韦建立了经典电磁场理论，并且在理论预言了电磁波的存在。1888年，赫兹实验验证的电磁波的存在性。历史意义理论方面：全面揭示了电与磁之间的关系，建立了一套统一描述电磁现象的基本物理理论。为此后相对论以及量子理论的提出创造了必要条件。应用方面：使得人类可以大规模生产电力，通过电磁波进行通讯，促使人类进入了电气化以及信息生活时代。+-0电磁感应现象SN+-0电磁感应现象+-0电磁感应现象法拉第电磁感应定律

楞次定律B

磁通量增大，感应电动势为负，感应磁场方向向下，阻碍磁通量的增大磁通量减小，感应电动势为正，感应磁场方向向上，阻碍磁通量的减小B感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

B感应

B感应

SN感应电流产生的磁场等效于一个左边为S极右边为N极的小磁铁，会阻碍磁铁的运动，使得磁铁减速。也即磁铁的运动的动能转换为了线圈中的电磁能。愣次定律与能量守恒

答：磁铁加速，同时线圈中产生电磁能——能量不守恒。磁单极子探测

正方向的感应电流负方向的感应电流

正方向的感应电流正方向的感应电流

交流发电机原理

#矩形线圈匀速穿过匀强磁场区域

#矩形线圈匀速穿过匀强磁场区域

#强磁铁穿过铜管全磁通与磁链

动生电动势

B

b

洛伦兹力不做功，仅传递能量

动生电动势的计算

#法拉第电机/法拉第圆盘

#无限长载流直导线旁运动的导体棒(1)

#无限长载流直导线旁运动的导体棒(2)

交流发电机原理

感生电动势与感生电场

由于回路没有运动，产生感应电动势的非静电力不可能为洛仑兹力，而应该是某种电场力，由于这种电场由变化的磁场产生，故称之为感生电场（涡旋电场）。

感生电场与静电场静电场感生电场高斯定律环路积分

#电子感应加速器

？思考

01.总是加速的吗？2.如何将电子约束在圆形真空管中？参考资料：1.AccelerationofElectronsbyMagneticInduction,D.W.Kerst,Phys.Rev.

58,841(1940).2.TheBetatron,W.Bosley,JournalofScientificInstruments,

23,277(1946).#无限长载流直导线旁的矩形线圈

#测铁磁质中的磁感应强度

#原子中电子轨道运动附加磁矩的产生

#原子中电子轨道运动附加磁矩的产生

互感一个闭合导体回路中的电流变化时在周围激发变化的磁场，进而使周围其它导体回路中产生感生电动势，此即互感现象。

#长直螺线管与小圆环

#大圆环与小圆环

#互感的应用与消除应用：通过互感在两个回路（线圈）中传递能量（或信号），例如变压器、电流互感器等。消除：互感会造成不同电路之间的相互影响，可以通过调整电路元器件布局以及磁屏蔽等方法来予以消除。

#长直导线与矩形线圈如图，求矩形线圈对长直导线的互感系数。

自感

当回路中的电流变化时，在空间中会激发变化的磁场，故通过回路自身的磁通量也会发生变化，进而会产生感应电动势，此即自感现象。

？思考如果选取电流的方向为负方向呢？#螺绕环

#同轴电缆

#两平行长直金属管

0

电路中有电感线圈时电流的变化#RL回路充电

#RL回路放电

磁场的能量

#同轴电缆的磁场能量

#互感线圈的磁场能量

麦克斯韦方程组

电磁波

在电磁波传播时，其中的能量也随同传播，单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的能量，叫做电磁波的能流密度，其时间平均值称为电磁波的强度。电磁波的能流

该矢量被又被称为坡印廷矢量。

#平行板电容器的能量输入以圆形平行板电容器为例，忽略边缘效应，说明:1.两板间的边缘处坡印廷矢量的方向指向电容器内部；2.单位时间按坡印廷矢量进入电容器的总能量等于电容器静电能的增加率。

立体示意图顶视图

电磁波的动量

☀#彗尾背日电磁学内容总结电磁重要概念：电荷、点和密度、电场、电通量、电势……重要规律：电荷守恒定律、库伦定律（计算静电场）、叠加原理、高斯定律（求静电场分布）……应用：静电平衡、静电屏蔽、尖端放电、避雷针、电容器……重要概念：电流、电流密度、磁场、磁通量、动生与感生电动势、洛伦兹力、互感、自感、电磁波……重要规律：毕-萨定律（计算磁场分布）、磁场高斯定律、安培环路定律（求磁场分布）、电磁感应定律……应用：回旋加速器、磁聚焦、磁约束、霍尔效应、电流秤……经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouK