第九章 电磁感应与电磁场课件.ppt

如图 求： 均为常数。 O x dx a b x I l 解： 当 顺时针向； 例3 当 逆时针向； 返回 在半径 R 的圆柱形管内有一匀强磁场 且 。 求管内外 的分布。 根据变化磁场的柱对称性涡旋电场的力线是以 o 为圆心的同心圆，利用楞次定律（左手系关系），涡旋电场是逆时针方向。 柱内：r < R 例4 解： 柱外：r > R 柱形均匀磁场中放一个L长的导体棒 距圆心垂直距离是 h，若 求ab上的感应电动势。 O a b 解： 方法1： 由上题知 (逆时针方向) 对线元dl 有 方向是由 a 到 b 。 例5 解： 方法2： 由电磁感应定律 对回路oab有 O a b 方向是由 a 到 b 返回 如图 均为常数。起始时回路左边与导线重合，求： 例6 （1）任意时刻回路的磁通量； （2）任意时刻回路的动生、感生电动势； （3） 时，回路中感应电动势方向。 x b x I l 解： (1)由例3，取 (2)由电磁感应定律 x b x I l 于是有： （3） 时 顺时针方向 返回 有一长直螺线管，长为l，截面积为S，总匝数为N,管内介质磁导率为m 。求其自感。 解： 例7 返回 由两导体圆筒组成无限长同轴电缆，筒间介质磁导率为μ 。 求：单位长度自感系数 解： 返回 例8 海水作为电介质 求：当 f = 1 MHz 时， 解：设电场为 返回 例题 9.1 电磁感应基本定律 一、法拉第电磁感应定律 电磁感应现象 N S K 通过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间变化率的负值成正比。 对N匝回路，定义磁链Ψ＝NΦ，则 负号体现电动势的方向. 表述二 闭合回路中产生感应电流，总是使它自己产生磁场反抗任何引起感应电流的变化。 楞次定律 楞次定律或法拉第电磁感应定律是符合能量守恒和转换定律的。 二、楞次定律 闭合回路中感应电流的方向，总是企图使它自己磁场产生穿过回路面积的磁通量去抵偿引起感应电流的磁通量变化。 表述一 通过回路中任一截面感应电量q 一、动生电动势 如图，电子受洛伦兹力为 定义非静电场Ek，则 9.2 动生电动势和洛伦兹力 相应的电场力为 两种场平衡时： 动生电动势 a b b、a 间的电势差，即动生电动势为 方向： 动生电动势来自于运动导 体部分，不动导体只是提供 电流的通路。 动生电动势的方向可以用 的方向评定。 二、动生电动势的计算 (2)闭合回路整体在匀强磁场中转动或平动时，可直接用电磁感应定律求解。 (3)对非均匀磁场中运动的一段导线 动生电动势计算 一、感生(涡旋)电场 导体回路不动,磁场变化,回路中有感应电流 驱使电荷运动的力既不是洛仑兹力, 也不是静电力,哪是什么力？ 9.3 感生电场与感生电动势 变化磁场在其周围空间产生涡旋状电场，称为涡旋电场或感生电场，记为 麦克斯韦认为： 同静电场比较，感生电场有如下特点： 感生电动势 相同点：对电荷有力的作用。 不同点： 二、感生电动势 涡旋电场提供了对电荷作用的非静电力，由此产生感生电动势： 变化磁场激发涡旋电场，涡旋电场大小与变化磁场快慢成比例。 感生电动势计算 通电线圈中电流变化而在线圈中产生感应电动势的现象，相应电动势称自感电动势。 由毕 — 沙定律知： L称为自感系数，其数值上等于回路电流为1个单位时穿过此回路的磁通量。其单位是亨利（H）。 9.4 自感与互感 一、自感现象 自感现象 自感系数影响因素 当回路及磁导率不随时间变化时， 负号说明： 总是反抗回路中电流变化。 对N匝密绕线圈： 由电磁感应定律，自感电动势是 自感系数计算 二、互感现象 一个通电线圈中电流变化，引起周围磁场变化，在同一空间的另一线圈中产生感应电动势的现象，相应电动势称互感电动势。 互感现象 互感现象提出 由毕 — 沙定律知： 是线圈1对2的互感； 是线圈2对1的互感； 理论上可以证明： 在线圈1、2中的感应电动势是 在无铁磁质时，互感M与线圈尺寸、形状、匝数、相对位置和磁介质情况有关，与电流无关。 在有铁磁质时，M与电流有关。 一、自感能量 电源的功 → 焦耳热 自感能 分析如图电路可知： → 由全电流欧姆定律： 9.5 磁场的能量 二、磁场的能量 以长直螺线管为例： 称为磁场能量密度。 三、电磁场的能量 变化磁场要产生电场，变化电场能否产生磁场呢