《电磁场规律》PPT课件.ppt

1、电磁场规律,静电场：,稳恒磁场：,无源,有旋,有源,无旋,第十二章 电磁感应,12.1 电磁感应定律 12.2 动生电动势 12.3 感生电动势 涡旋电场 12.4 自感与互感 12.5 磁场的能量,(掌握),(理解),12.1 电磁感应定律,一.电磁感应现象,当回路磁通发生变化时在回路中产生感应电动势的现象 回路闭合：有感应电流,二.法拉第电磁感应定律,1.定律：电磁感应现象中产生的感应电动势与穿过此回路的磁通量对时间变化率的负值成正比,2.讨论： 1).符号问题,(楞次定律的反应),回忆：楞次定律,注意几点：, 所谓阻碍变化是：, 用楞次定律判别感应电动势（或感应电流） 的步骤：,C）用右

2、手螺旋定则来确定感应电动势 （或感应电流）的方向。,B）用 阻碍 变化的规律确定 的方 向。, 楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的 体现。,违反能量守恒定律,不违反能量守恒定律,大量事实证明：,2.讨论： 1).符号问题,(楞次定律的反应),2).通过回路任一截面的电量,与移动（变化）快慢无关,3)若线圈有N匝，各匝线圈通过的磁通,令,线圈的磁通链数,线圈中的感应电动势等于线圈磁链对时间变化率的负值,N,若线圈有N匝，各匝线圈通过的磁通相同：,例1：一载流长直导线通电流,与导线距离为 a 处有一底为 b，高为c 的与长直导线共面的三角形线圈。已知Im、a、b、c，求线圈中的感应电动势。,12

3、.2动生电动势,一.动生电动势 因导体运动而产生的感应电动势,二.动生电动势的大小与方向 1.均匀磁场中的运动导体,2.用经典电子论分析动生电动势,平衡时,自由电子受洛仑兹力,充当非静电性力，则,此式为动生电动势公式，也是发电机发电的最 基本公式。,12.2动生电动势,一.动生电动势,二.动生电动势的大小与方向,三.能量转换关系 1.电能由外力作功转化而来 2.洛仑兹力不做功,例1.如图，一长为L的细铜棒在均匀磁场中以角 速度旋转，求铜棒中的动生电动势。,o,已知：I，a，b，c，,求：,解:,例2.一“”长直导线载有电流I，与其共面有一 三角形线圈ABC以速率 垂直离开长导线，求 处于图中位

4、置时线圈中的感应电动势。,复习： 12-1，2 预习： 12-3 作业： 练习七,电磁场规律,静电场：,稳恒磁场：,无源,有旋,有源,无旋,第十二章 电磁感应,12.1 电磁感应定律 12.2 动生电动势,12.3 感生电动势 涡旋电场 12.4 自感与互感 12.5 磁场的能量,(理解),已知：I，a，b，c，,求：,例2.一“”长直导线载有电流I，与其共面有一三角形线圈ABC以速率 垂直离开长导线，求处于图中位置时线圈中的感应电动势。,12.3 感生电动势 涡旋电场,一.问题的提出,如图所示， Ii 是由谁引起的？,二. Maxwell 假设,Ii 是由非静电场(感生电场)引起的,即,空间

5、无导线，涡旋电场亦存在！,12.3 感生电动势 涡旋电场,三.涡旋电场和变化磁场的关系,2.量值关系：,说明： , 积分遍及S范围内有B变化的那部分面积,12.3 感生电动势 涡旋电场,三.涡旋电场和变化磁场的关系,四.涡旋电场的性质,为非保守力场，不能引入电势的概念!,有旋、无源,1.半径为R的无限长直螺线管，单位长度上绕以n匝线圈，当通入的电流均匀增加 时，求(1)管内外任一点的涡旋电场强度；,五.应用举例,(2).管内有一个共轴圆线圈,问,(3).h,l 已知，求棒上的,(4).如图，2R长的棒，,2.交流发电机原理,五.应用举例,N 匝,均匀 为恒量，S 已知,3.电子感应加速器,电子

6、在四分之一周期内可转几十万圈，能量可达数十至数百兆电子伏,4.涡电流：当块状金属放在变化的磁场中，或者在磁场中运动时，在金属体内产生的闭合的感应电流称为涡电流,五.应用举例,涡电流的利用： 感应加热 (如：电磁炉) 阻尼振荡阻尼器,而涡流损耗，应尽可能减少,课后请看： P.92,例题12-7,小 结,12.1 电磁感应定律 12.2 动生电动势,12.3 感生电动势 涡旋电场,(理解),I 变,有导线,复习： 12-3 预习： 12-4 作业： 练习八,电磁场规律,静电场：,稳恒磁场：,无源,有旋,有源,无旋,涡旋电场：,复 习,12.1 电磁感应定律 12.2 动生电动势,12.3 感生电动

7、势 涡旋电场,(理解),I 变,有导线,第十二章 电磁感应,12.1 电磁感应定律 12.2 动生电动势,12.3 感生电动势 涡旋电场 12.4 自感与互感 12.5 磁场的能量,(理解),12. 4 自感与互感,一.自感,1.自感现象：,回路中电流变化使回路中的磁通量变化，而在自身回路中产生感应电动势的现象 相应的电动势称为：,自感电动势,2.自感电动势：,L若为恒量,12. 4 自感与互感,讨论：,1).式中负号是楞次定律的数学表示,说明自感电动势将反抗回路中电流的改变,2).自感系数L的物理意义：“电磁惯性”,单位：享利(H)，,mH, H,12. 4 自感与互感,讨论：,1).式中负

8、号是楞次定律的数学表示,说明自感电动势将反抗回路中电流的改变,2).L的物理意义：“电磁惯性” 的量度。,3).N匝相同线圈串联,自感具有的使回路保持原有电流不变的性质,已知理想螺绕环的N、R、S，求 L,由此可见： L由线圈自身因素决定,特殊(规则)情况好算，一般情况由实验测定,3.应用举例：求自感系数L, 亦适用于长直均匀密绕螺线管,滋长,4.自感电路中电流的滋长 与衰减(暂态过程),衰减：,二.互感,1.互感现象：,由于某回路中电流变化使附近回路中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势的现象，相应的电动势称为：,互感电动势,约定：,第十二章 电磁感应,2.互感系数：,M的单位，量纲与L相同

9、,实验表明：,第十二章 电磁感应,3.互感电动势：,3.互感电动势：,4.多匝线圈的互感系数,第十二章 电磁感应,5.应用举例,1.如图，求,第十二章 电磁感应,思考：若1中电流随时间变化，2向右匀速运动， 则2中的感应电动势是多少？,5.应用举例,第十二章 电磁感应,2.如图，已知 b a， 求 或,另外，分别求练习七13中两线圈的互感系数,复习： 12-4 预习： 12-5 作业： 练习九,电磁场规律,静电场：,稳恒磁场：,无源,有旋,有源,无旋,涡旋电场：,复 习,12.1 电磁感应定律 12.2 动生电动势,12.3 感生电动势 涡旋电场,12.4 自感与互感,12.5 磁场的能量,(

10、理解),一.自感线圈中储存的磁场能,12.5 磁场的能量,用场量表示：,I 增加,1. L中储存的磁场能,2.磁场能量体密度,3.磁场的能量,第十二章 电磁感应,以上结论适用于一般情况,二*.含互感电路的磁场能量,注意：有两种情况：,1）磁通相助,2）磁通相消,注意：互感电路中的磁能是在克服自感及互感电动势作功的过程中累积的,以磁通相助为例进行研究,能量是状态量，应与电流建立的过程无关。为此 分两步建立磁场。,“1”,“2”,“1”中自感磁能,2）维持I10不变，,为维持I10不变，I10要克服 作功,“2”中自感磁能,互感磁能:,互感线圈的总磁能：(磁通相助),例1.一根很长的同轴电缆由半径分别为 和 的同轴圆柱壳组成，其间充满磁导率为 的均匀磁介质，内、外导体均匀流过方向相反的电流 I，试计算： 1.长度为 l 的一段电缆内磁场中储存的能量； 2.电缆单位长度 的自感系数。,若芯线实心，则情况如何？,例2试通过计算磁场的能量证明：互感线圈的,例3半径为a的圆形线圈共N匝（串联），在均匀磁场B中以匀角速 转动，转轴与圆线圈一直径重合，且垂直于磁场，N匝线圈的总电阻为R，求：,1.线圈中的电流,2.维持这种匀速转动所需外加力矩的大小,3.使线圈由