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文檔簡介

10.1.2法拉第電磁感應(yīng)定律

當(dāng)穿過回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與穿過閉合回路的磁通量對時間的變化率成正比。

SI制,比例系數(shù)為1單位(SI):磁通量φ:韋伯(Wb)電動勢ε:伏特(V)“—”號表示感應(yīng)電動勢的方向與磁通量變化的方向相反。感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向,總是使感應(yīng)電流所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流方向一致10.1.3楞次定律動生電動勢感生電動勢恒定磁場中運動的導(dǎo)體導(dǎo)體不動,磁場發(fā)生變化磁通量發(fā)生變化10.2動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因

正負(fù)電荷積累在導(dǎo)體內(nèi)建立電場達到動態(tài)平衡,不再有宏觀定向運動,則洛侖茲力-10.2.1動生電動勢洛侖茲力就是非靜電力。

-非靜電場強為

1、若三個量中任意兩個量平行,則。當(dāng)導(dǎo)體棒切割磁力線時,產(chǎn)生動生電動勢。

2、電動勢存在一段運動導(dǎo)體上時,不動的導(dǎo)體沒有電動勢。

3、說明方向與相反。說明:

如圖,銅棒

OA長為L,在方向垂直于屏幕內(nèi)的磁場中,沿逆時針方向繞

O軸轉(zhuǎn)動,角速度為ω,求銅棒中的動生電動勢。解(解法一):(解法二):取扇形面積OCA,其面積為由法拉第電磁感應(yīng)定律,得由楞次定律得動生電動勢的方向為:逆時針即穿過它的磁通量為10.2.2感生電動勢感生電場

靜止的導(dǎo)體或?qū)w回路,當(dāng)它所處的磁場發(fā)生變化時,導(dǎo)體或?qū)w回路中所產(chǎn)生的電動勢稱為感生電動勢。變化磁場感生電場靜止電荷感應(yīng)電流激發(fā)產(chǎn)生作用非靜電力(一)感生電動勢(二)麥克斯韋的假設(shè)—感生電場(渦旋電場)(三)感生電場的環(huán)路定理

式中S是以L為邊界的曲面。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得非靜電場強L相同點:感生電場靜電場變化磁場靜止電荷閉合線:無源有旋場——非保守場不閉合線:有源無旋場——保守場(三)感生電場與靜電場的異同不同點:產(chǎn)生原因:場的性質(zhì):例半徑為R的無限長螺線管的電流隨時間變化,使為大于零的常數(shù),求螺線管內(nèi)、外感應(yīng)電場的場強分布。解由感生電場的兩個性質(zhì),可以證明,感生電場沒有軸向分量和徑向分量.為此選以螺線管軸線為軸的順時針方向的同軸圓環(huán)為積分回路,根據(jù)軸對稱性,有式中負(fù)號表示感生電場的方向與所選方向相反,即實際方向為逆時針方向,如圖中所示.渦電流

大的金屬塊在磁場中運動或處在變化著的磁場中,此時在金屬內(nèi)部也會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在金屬內(nèi)部自成閉合回路,稱為渦電流。10.3自感和互感10.3.1自感

回路中電流發(fā)生變化,引起穿過自身回路的磁通量發(fā)生變化,從而在回路自身產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。R

若空間無鐵磁質(zhì),回路形狀、大小、位置和周圍磁介質(zhì)不變。通過回路的全磁通與電流的關(guān)系:

L——自感系數(shù)(自感)——取決于線圈形狀、大小、位置、匝數(shù)和周圍磁介質(zhì)及其分布。與電流無關(guān)。單位(SI):亨利10.3.2互感

由于一個載流回路中電流變化引起鄰近另一回路中產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動勢稱為互感電動勢。

當(dāng)回路的幾何形狀、相對位置及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率分布不變時:

M——互感系數(shù)(互感)——與兩個耦合回路的形狀、大小、匝數(shù)、相對位置及周圍磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)。理論和實踐說明:例求內(nèi)充磁導(dǎo)率為m的長螺線管線圈的自感系數(shù)()R解

式中V為螺線管的體積.例設(shè)傳輸線由兩個半徑分別為R1和R2的共軸長圓筒組成。電流由內(nèi)筒的一端流入,由外筒的另一端流回。求此傳輸線一段長度為l的自感系數(shù)。解設(shè)傳輸線中通有電流I,

則長為l的一段傳輸線的磁通量為自感系數(shù)為設(shè)某瞬時的電流為i自感電動勢假定經(jīng)過時間t,回路中的電流從0增加到穩(wěn)定的I。10.4磁場的能量10.4.1自感磁能10.4.3磁場的能量

以長直螺線管為例:通以電流

I,管內(nèi)磁場及自感為代入得管內(nèi)磁場均勻,得磁場能量密度為——普遍適用

在任何磁場中,某點的磁場能量密度,只與該點的磁感應(yīng)強度和介質(zhì)有關(guān),是空間位置的點函數(shù)(變化場與

t也有關(guān))。磁能定域在場中。

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