變化的電磁場jj10

1、 第四章 電磁感應 electromagnetic induction奧斯特 電流磁效應對稱性磁的電效應？反映了物質世界對稱的 1 法拉第電磁感應定律 Faraday law of 美1一. 現(xiàn)象 變化本質是電動勢electromotive force (emf)左面三種情況均可使電流計指針擺動第一類第二類2二. 規(guī)律1. 法拉第電磁感應定律 感應電動勢的大小2. 楞次定律 Lenz law 閉合回路中感應電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。induction emf33. 法拉第電磁感應定律 配以某些約定的 或考

2、慮楞次定律的 約定 首先任定回路的繞行方向規(guī)定電動勢方向與繞行方向一致時為正 當磁力線方向與繞行方向成右螺旋時規(guī)定磁通量為正4如均勻磁場. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 均勻磁場若繞行方向取如圖所示的回路方向按約定0電動勢的方向與所設繞行方向一致按約定磁通量取負由正號說明兩種繞行方向得到的結果相同6例：直導線通交流電 置于磁導率為 的介質中求：與其共面的N匝矩形回路中的感應電動勢解：設當I 0時，電流方向如圖其中 I0 和 是大于零的常數(shù)設回路L方向如圖建坐標系如圖在任意坐標處取一面元已知7 使用意味著約定 磁鏈 magnetic flux l

3、inkage對于N 匝串聯(lián)回路 每匝中穿過的磁通分別為討論則有磁鏈 8交變的電動勢9普遍014 適用于一切產(chǎn)生電動勢的回路例 在空間均勻的磁場中 討論 適用于切割磁力線的導體設導線ab繞Z軸以 勻速旋轉導線ab與Z軸夾角為求：導線ab中的電動勢15解：建坐標如圖在坐標 處取該段導線運動速度垂直紙面向內運動半徑為0方向從 a b163 感生電動勢 感生電場 一.感生電場的性質法拉第電磁感應定律非保守場無源場 渦旋場S是以L為邊界的任意面積由于磁場的時間變化而產(chǎn)生的電場17二. 感生電場的計算1. 原則2. 特殊空間均勻的磁場被限制在圓柱體內，磁感強度方向平行柱軸，如長直螺線管內部的場。磁場隨時間

4、變化 則感生電場具有柱對稱分布 具有某種對稱性才有可能計算出來18作正柱面，如圖感生電場對稱性的分析限制在圓柱內的空間均勻的變化磁場建柱坐標系作矩形回路，如圖193. 特殊情況下感生電場的計算空間均勻的磁場限制在半徑為的圓柱內，求：分布解：設場點距軸心為r ,根據(jù)對稱性，取以o為心，過場點的圓周環(huán)路0由法拉第電磁感應定律的方向平行柱軸且有20 21特殊條件 感生電場是以法拉第電磁感應定律為基礎的，源于法拉第電磁感應定律又高于法拉第電磁感應定律。只要以L為邊界的曲面內有磁通的變化，就存在感生電場的。渦電流 趨膚效應電子感應加速器的基本原理 1947年世界第一臺 70MeV討論22求半徑oa線上的

5、感生電動勢可利用這一特點較方便地求其他線段內的感生電動勢補上半徑方向的線段構成回路利用法拉第電磁感應定律 例 求上圖中 線段ab內的感生電動勢 解：補上兩個半徑oa和bo與ab構成回路obao23求:解：補上半徑 oa bo設回路方向如圖又如磁力線限制在圓柱體內, 空間均勻oB244 自感 互感現(xiàn)象實際線路中的感生電動勢問題一.自感現(xiàn)象 自感系數(shù) self-indutance反抗電流變化的能力(電慣性) 演示K合上 燈泡A先亮 B晚亮K斷開 B會突閃線圈25由于自己線路中的電流的變化 而在自己的線路中產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象自感現(xiàn)象自感系數(shù)的定義非鐵磁質單位電流的變化對應的感應電動勢 普遍定義由法拉第電磁感應定律26例：求長直螺線管的自感系數(shù) 幾何條件如圖解：設通電流總長總匝數(shù)幾何條件介質固有的性質電慣性27二.互感現(xiàn)象 互感系數(shù) mutual induction 1 2第一個線圈內電流的變化，引起線圈2內的電動勢可以證明互感系數(shù)非鐵磁質由法拉第電磁