电磁感应与暂态过程赵凯华电磁学第三版.pptx

第五章 电磁感应与暂态过程; 磁生电的发现、认识历程。 ?安培，科拉顿的认识及做法： 大电流→强磁场。一般情况下，没有观察到磁产生的电，磁场 不够强，采用大电流\强磁场产生电。 ?阿喇果揭开磁生电之谜的机会： 1822年发现电磁阻尼现象，但不能进行深层物理解释。 ? M. Faraday的贡献： 英国科学家M. Faraday历经近十年艰辛探索， 1831年8月29日实验发现：当导体回路中磁通量 发生变化时，回路中将出现电流。这一现象称为电磁感应现象。 ;§1 电磁感应定律;实验结果： ;“相对运动”是否为产生 i 的唯一方式或原因？ ; 以上实验和其他实验一致表明：回路中磁通发生变化时， i 产生 ，其大小决定于 、方向决定于 的增减。 ;k为比例系数，在SI制中：k=1 ，定律表成;（3） e 的正负 （e的负号说明）;? e的正、负与回路环绕(电流)的正方向选取有关;例：通过回路的磁场增加，求感生电动势的方向;阻碍： 抵消磁通量变化，阻止相对运动;;解： ① ;;;(1)热效应：电流通过导体产生焦耳热。;导线载流的特性： ;当 ， 则 即：高频电流，良导体的趋肤效应明显。;若回路由绝缘体构成，甚至是想象的几何曲线回路， 此时 、 仍有意义。; ;;;例：如图，在无限长载流直导线产生的磁场中，半圆形导线 定轴转动。此时： 不均匀 、运动部分不是直线，且各点不等速。此时处理方法为：在运动导线上取元段 ， 则 。总电动势为 ;① 动生电动势仅存在于运动导线段上，此段相当于电源； ;如图所示，载流导线在外磁场中以速度 匀速运动，导线中有电子流动，速度为 。电子的合运动速度为 。 ;;;;;;(3) 涡旋电场方程 ;;[例]无限长直螺线管中通过变化的电流，若 ， 求螺线管内外的感生电场。;;[讨论];（1）应用公式 ， 这种方法要求事先知道导线 上各点的 ，在一般情况下计算它相当困难，故现阶段用得不多；;解法（1）用 求解;由 ，故 ，说明电动势a端为负，b端 为正。电源开路，无电流。;环形真空室：电子加速运动的环形跑道，在同一轨道上 大小相同。 ; 问题之一： ;小结; ; 、 为1、2线圈中电流变化在线圈自身引起的电动势，为自感现象。 ;;(2) 中载流 ;;(4) 电感表示符号（如图所示）;线圈电流i的正方向与线圈法向矢量n 成右手系。;;磁能法 ;;;;;; 当电流稳定后，自感电动势为零，外电源不再反抗自感电动势做功，自感能量不增加。; 在建立电流的整个过程中，电源反抗自感电动势所作的功为 ; 当切断电源时，电流由稳定值 I 减少到0，线圈中产生与电流方向相同的感应电动势。线圈中储存的磁能通过自感电动势作功释放出来。自感电动势在电流减少的整个过程中所作的功是;;;在线圈建立电流过程中，电流增加 外电源始终做正功，自感磁能由零增加，故为正。;断开回路1，闭合回路2： 使回路2中电流i2增加，此时系统没有互感磁能（∵回路1断开，没有互感电动势）。; 在RL、RC等电路中，施加阶跃电压时时 ，电路中流过电感的电流或电容上的电压，从一个稳态值到另一个稳态值的变化不是阶跃的，而是需要一个过程，该过程被称为暂态过程 。 ;;;;;二、RC电路;（2）比值 RC 决定了电荷q增加的快慢，它具有时 间的量纲。 τ= RC 称为RC电路的时间常数 理解：R增加，充电电流减小，充电速度慢， C增加，达到稳态时（u＝ ε ）的所需 充电量增加，充电时间增加。 ;;电路方程为 ;RC微分、积分电路，参见 PPT文件“RC微分电路和积分电路”;设t=0时：C上电荷 ，L中电流 ， ;;1、电路方程;;;;;;;（5）RC,LR,LCR暂态电路的分析方法要点;第五章 电磁感应与暂态过程; 磁生电的发现、认识历程。 ?安培，科拉顿的认识及做法： 大电流→强磁场。一般情况下，没有观察到磁产生的电，磁场 不够强，采用大电流\强磁场产生电。 ?阿喇果揭开磁生电之谜的机会： 1822年发现电磁阻尼现象，但不能进行深层物理解释。 ? M. Faraday的贡献： 英国科学家M. Faraday历经近十年艰辛探索， 1831年