大學(xué)物理_電磁感應(yīng)與電磁波及習(xí)題解答

1、1821年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)效應(yīng)1821年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)效應(yīng)預(yù)備知識(shí):電動(dòng)勢(shì)1821年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)效應(yīng)非靜電力下電荷具有的作功能力一、愣次定律：感應(yīng)電流補(bǔ)償或抵銷其原因由變化的磁場(chǎng)（磁通量）產(chǎn)生電流（電動(dòng)勢(shì)）二、法拉弟電磁感應(yīng)定律17-1 法拉第電磁感應(yīng)定律dtdLKldEdB/dt0BBdB/dt0磁通鏈dtdN 單位：韋伯Wb Wb/s=V 由切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)IfvlB17-2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)一、洛倫茨力=非靜電力dtddtBSdsdBdtd)(BlvdtdxBldtxldB)( x第十七

2、章 電磁感應(yīng)和電磁波17-1 法拉第電磁感應(yīng)定律17-2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)17-3 感生電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電場(chǎng)17-4 互感17-5 自感17-6 磁場(chǎng)的能量feBm v非靜電性場(chǎng)強(qiáng)Efekml dfemm1電源內(nèi)電流由電位低處流向電位高處方向：右手IfvlB標(biāo)量式dlvBcossinl dBv 意義:兩兩垂直例1abcv =Bv bc sin 例2IdllBv)(lIB20cosBlvdlvBcossin二、洛倫茨力的能量轉(zhuǎn)換作用IvB B f fvB B fv合力作功為零vffvVFBvevevBv= 0外力作用使電子具有速度v洛倫茨力將外力的功轉(zhuǎn)換為非靜電力的功正功負(fù)功17-3 感生電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電場(chǎng)

3、例17-2 電子感應(yīng)加速器Ekdtd dtBSd dtdBr2電子(一圈)加速作功l dEkrEk2dtdBrEk2LEkLKldEdtd SSdBdtd S感應(yīng)電場(chǎng)環(huán)路=感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)=環(huán)路中磁通變化率渦電場(chǎng)(閉合電力線)L 和S的對(duì)應(yīng)關(guān)系iABCDablrdr例2.載流長(zhǎng)直導(dǎo)線 i=I0sinwt 與線圈 ABCD共面，求 感生電動(dòng)勢(shì)。分析：長(zhǎng)直導(dǎo)線可近似看作無限長(zhǎng)，激發(fā)的磁場(chǎng)具有軸對(duì)稱性。解：無限長(zhǎng)直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) rti2tB0 通過線圈ABCD的磁通量為： baSmBldrSdBt t sinIabln2l rdrti2l 00ba0w補(bǔ)充題在半徑為R的圓筒內(nèi)，有方向與軸線平行的均勻磁

4、場(chǎng)B，它以dB/ dt=1.010-2T/s的變化率減小。P點(diǎn)離軸線的距離r=5.0cm，如圖所示，試問電子在各點(diǎn)處可獲的加速度的大小和方向如何？oP解:軸對(duì)稱以O(shè)為圓心,OP為半徑作圓rEl dE2SdtdBdtd2rdtdBEkdtdBrE2oABEkdr2020cos222LLdldtdBrl dE20sin22LdldtdBrrdsindtdBlddldtdBdL220已知 dB/dt0 均勻變化求: ABEk17-5 自感應(yīng)回路電流變化ddtm 0L自感系數(shù)：BIdlrrI 42mNB dSLI反映線圈自身特性自感電動(dòng)勢(shì)：dtdILdtLIddtdL判別自感電動(dòng)勢(shì)和自感電流的方向與一

5、般情況相同。例1.N 匝的螺線管長(zhǎng)l，截面積為S，繞在鐵心上，求自感系數(shù)。解：螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度： BS nI Bm自感系數(shù)：lSN ILm2只與線圈的大小、形狀、磁介質(zhì)有關(guān)B求L IlN ISlN N2mS17-4 互感現(xiàn)象2121212121iMiM互感系數(shù)MMM2112dtdiMdtdiM212121,可以證明例1.共軸螺線管 的互感系數(shù)12111InBSlInnlSINN1211212121222121LLlSNlSNlSNNM2K1LR一、RL電路的特性：*現(xiàn)象：K接通1時(shí)燈泡 逐漸變亮；K接通2時(shí) 燈泡則逐漸變暗。*解釋：K接通1時(shí)，電池和線圈充當(dāng) 燈泡的電源(電池對(duì)L充電)； K接通2時(shí)，線圈充當(dāng)燈泡的電源 (L向燈泡放電)。17-6 磁場(chǎng)能量電感器儲(chǔ)能dqWLdtddtdqI IdtdtdLIIdILLdId221LI長(zhǎng)直螺線管lSN L , IlN B2 222 2121BVNBlNBSLIWm能量密度22BdVdWwmm普適公式二、磁場(chǎng)的能量 電感器所儲(chǔ)能量只能分布在磁場(chǎng)中17-1（動(dòng)生）IldddllBv)(lIB20 ll 是變量017-2（動(dòng)生）cosBSSdBwsinsin)(cosBSdtdBSdtdBSdtd為零時(shí),通量最大,但通量的變化最小,=0IvLL切割Bd=0I/2ddaBa+d=0I/2ad)LvBaaLvBdada+-+BLv17-