物理下 第十二章 電磁感應

物理下第十二章電磁感應第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三問題1、長螺線管（N，l）,若在t秒內(nèi)，電流由I均勻減小到零，線圈下去中的自感電動勢為多少？解：問題2、若長螺線管的體積不變,繞線直徑增大一倍,則自感系數(shù)增加多少?第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三問題3:

已知螺繞環(huán)的自感系數(shù)為L,則半個螺繞環(huán)的自感系數(shù)為多少?問題4:

兩線圈的電流變化,那個大?第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三~例2、如圖所示，截面積為S，單位長度上匝數(shù)為n的螺繞環(huán)上套一邊長為L的正方形線圈。現(xiàn)在正方形線圈中通以交變電流，螺繞環(huán)兩端為開路，試求螺繞環(huán)兩端的互感電動勢。12解：設螺繞環(huán)I2，產(chǎn)生的磁場為在方線圈中引起的磁通量為利用第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三3、同軸螺旋管的互感系數(shù)和自感系數(shù)的關(guān)系：已知l、匝數(shù)分別為N1、N2，

由無限長螺線管的自感系數(shù)可知無漏磁——即彼此磁場完全穿過有漏磁:耦合系數(shù)k——與線圈的相對位置有關(guān)。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三4、線圈的連接：IB1B2順接B1B2反接若無漏磁第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三a

a’b

b’例、在紙筒上繞有兩個相同的線圈L1=L2=0.05H求：1）a和a’相接，Lbb’2）a’和b相接，Lab’3）aa’相接,bb’相接a

a’b

b’反接a

a’b

b’順接并聯(lián)第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三（LR電路暫態(tài)過程）baa：b：——LR電路的時間常數(shù)5、自感電路中電流的增長和衰減第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三自感為

L的線圈,通有電流I所儲存的磁能等于這電流消失時自感電動勢所做的功.四、磁場的能量1、自感磁能:第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三電源反抗自感電動勢所做的功線圈儲存的磁能等于通電建立磁場過程中，電源反抗自感電動勢所做的功。第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三自感磁能:2、磁場的能量螺線管的自感：螺線管內(nèi)的磁能:第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三定義磁場的能量密度:磁場所儲存的總能量:（積分應遍及磁場存在的全空間）電磁場的能量密度:電磁場的總能量:第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三例、同軸電纜由圓柱形導體R1和薄圓筒R2組成，筒間充滿磁介質(zhì)r.求：（1）單位長度的磁能；（2）單位長度的自感系數(shù)。R1R2r解：按照安培環(huán)路定理第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三r<R1R1<r<R2第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三(2)第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三五、位移電流(displacementcurrent)靜電場穩(wěn)恒磁場感生電場第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三安培環(huán)路定理遇到的問題：穩(wěn)恒條件下LS2S1I電流連續(xù)性方程—電荷守恒定律第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三考慮電容器充放電時的磁感應強度沿任何閉合回路L的線積分：LS2S1I——安路環(huán)路定理成立非穩(wěn)恒條件下LS2S1安路環(huán)路定理不成立I第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三麥克斯韋（1831-1897）英國物理學家.經(jīng)典電磁理論的奠基人,氣體動理論創(chuàng)始人之一.他提出了有旋場和位移電流的概念,建立了經(jīng)典電磁理論,并預言了以光速傳播的電磁波的存在.在氣體動理論方面,他還提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計規(guī)律.第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三1861年麥克斯韋注意到充電時，極板間電場是變化的，1）按對應原理有電流存在（不是傳導電流）2）穿過S1面的電流在極板上積累應滿足電流連續(xù)性原理LS2S1I永遠是連續(xù)的在非穩(wěn)恒時，傳導電流不一定連續(xù)第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三放電時：Id與Ic方向相同充電時：+++++

q+

--qIcqDqD與D的方向相同Ic+++++

q+-qIc平板電容器中與D的方向相反Id與Ic方向相同-Ic第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三位移電流密度矢量全電流3、麥克斯韋的位移電流安路環(huán)路定理成立傳導電流位移電流在變化的電場中存在著電流，它和傳導電流一樣能激發(fā)磁場變化的電場將激發(fā)渦旋磁場在交變電場中電介質(zhì)的反復極化第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三

1.在上述例子里，位移電流只存在于電容器兩極板之間，而傳導電流只存在于導線中。在一般情況下，通過一個橫截面同時存在傳導電流及位移電流。這二電流之和稱為全電流。2.在電流非穩(wěn)恒的電路中，安培環(huán)路定律仍然正確。4.在真空中位移電流無熱效應。在介質(zhì)中位移電流有熱效應，但是并不遵守焦耳定律。3.位移電流在產(chǎn)生磁場這一點上和傳導電流完全相同。由位移電流產(chǎn)生的磁場也是有旋場。*第二十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期三例、半徑為R=5.0cm的圓形平板電容器，設充電后電荷在極板上均勻分布，兩極板間dE