電磁感應(yīng)4自感互感和磁能

1一、動生電動勢動生電動勢方向：洛侖茲力驅(qū)使正電荷移動的方向洛侖茲力是產(chǎn)生動生電動勢的根本原因.2二、感生電動勢G12RεmΦ導(dǎo)體回路不動,由于磁場變化引起的感應(yīng)電動勢,稱為感生電動勢.31.感生電場變化的磁場在其周圍空間會激發(fā)一種渦旋狀的電場，稱為渦旋電場或感生電場。記作閉合導(dǎo)體回路中電荷的移動是由感生電場驅(qū)動的！4電荷正→負(fù)對電荷的作用:有有適用適用起源變化的磁場電場線閉合線做功與路徑有關(guān)比較與路徑無關(guān)2、感生電場和靜電場的對比非保守場保守場場的性質(zhì)513-5自感和互感6電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律動生電動勢感生電動勢自感電動勢互感電動勢產(chǎn)生機理工業(yè)生產(chǎn)7開關(guān)閉合時，A2先亮，然后A1再亮

;開關(guān)斷開時A2和A1

同時漸暗同時熄滅.

一、自感電動勢自感系數(shù)8如果：回路幾何形狀、尺寸不變，周圍無鐵磁性物質(zhì)。L自感系數(shù)，單位：亨利（H）由于回路自身電流的變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。1.自感現(xiàn)象與自感系數(shù)ΦmI(t)實驗表明：磁通量與電流成正比，即：令比例系數(shù)為L:線圈的自感系數(shù)僅與線圈自身的性質(zhì)（大小、形狀、周圍的介質(zhì)等）有關(guān)，與是否通電無關(guān)。92、自感電動勢：若回路幾何形狀、尺寸及周圍介質(zhì)的不變自感電動勢為：則：ΦmI當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，線圈中將產(chǎn)生阻礙電流變化的自感電動勢。10討論1、式中負(fù)號表明自感電動勢起著阻礙電流隨時間變化的作用（1）、I增大與I反向，阻礙I增大（2）、I減小與I同向，阻礙I減小2、可見L越大改變回路的電流越困難比較自感L有保持回路電流不變的趨勢即自感的電磁慣性常把L比較大的回路用作穩(wěn)流或濾波元件3、應(yīng)用113、自感系數(shù)的計算步驟：（1）.求出線圈通電時產(chǎn)生的磁感強度;（2）.計算單匝線圈的磁通量：（4）.由自感系數(shù)的定義計算自感系數(shù)：（3）.N

匝線圈的總磁通量：12已知：匝數(shù)N,橫截面積S,長度l,磁導(dǎo)率

μ0Slμ0[例1]試計算長直細(xì)螺線管的自感系數(shù)。分析：由題目知，可以忽略邊緣效應(yīng)，認(rèn)為是無限長螺線管的一部分。通電后，內(nèi)部磁場處處均勻相等。解設(shè)通以電流

I,

先計算管內(nèi)的磁感強度13通過每一匝線圈的磁通為：通過全部線圈的磁通鏈為：該螺線管線圈的自感系數(shù)為Slμ0141)互感系數(shù)(M)因一個載流線圈中電流變化而在另一個線圈中激起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感應(yīng)現(xiàn)象。1、互感現(xiàn)象若兩回路幾何形狀、尺寸及相對位置不變，周圍無鐵磁性物質(zhì)。實驗指出：Φ12Φ21二.互感電動勢互感2.互感系數(shù)與互感電動勢15實驗和理論都可以證明：M

稱為兩線圈之間的互感系數(shù)，簡稱為互感。Φ12I2I1Φ21162）互感電動勢Φ12I2I1Φ21線圈2中的電流變化在線圈1中激發(fā)的感應(yīng)電動勢線圈1中的電流變化在線圈2中激發(fā)的感應(yīng)電動勢17(A).互感系數(shù)只和兩線圈的幾何形狀、尺寸、它們之間的相對位置，以及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)。與線圈是否通電無關(guān)。討論(B).

互感系數(shù)的大小反映了兩個線圈磁的相互影響程度。Φ12I2I1Φ21183、互感系數(shù)的計算假設(shè)某一個線圈通電流，求出磁感強度Ｂ；2.計算另一個線圈中的總磁通量；3.由互感系數(shù)的定義計算互感系數(shù)。Φ21194、應(yīng)用利用互感現(xiàn)象可方便的把交變的電訊號或能量從從一個回路提取出來傳給另一回路而無需將兩個電路連接起來。變壓器和某些傳感器件實質(zhì)上都是這些互感器件。但有時互感現(xiàn)象要予以避免:兩路電話之間常會因為互感而產(chǎn)生有害的干擾。20SlN2N1μ0[例2]

有兩個直長螺線管，它們繞在同一個圓柱面上已知：求：互感系數(shù)設(shè)線圈2通以電流I，求線圈1中的磁通量解通過1每一匝線圈的磁通為：通過1線圈的總磁通為：該螺線管線圈互感系數(shù)為：21討論：一般：K稱耦合系數(shù)（取決于兩線圈的相對位置）22

作業(yè)15.如圖，一根無限長直導(dǎo)線絕緣地緊貼在矩形線圈的中心軸上，它們之間的互感系數(shù)為___________0231、線圈的能量

k打開，電源已不再向燈泡供應(yīng)能量了。它突然閃亮一下，所消耗的能量從哪里來的？13-6磁場的能量與能量密度24設(shè)電路接通后回路中某瞬時的電流為I，由歐姆定律得I當(dāng)回路電流從0~I過程中：25自感線圈磁能回路電阻所放出的焦耳熱電源作功電源克服自感電動勢作的功普適意義26由自感線圈磁能2、磁場的能量27（2）、磁場的能量有磁場的地方就有能量普適意義（1）、磁場的能量密度28作業(yè)6.一密繞螺線管的自感為L，若將其鋸為相等的兩半，則這兩個螺線管的自感(B)一個大于，一個小于(C)都大于(D)都小于（A）(A)都等于29作業(yè)7、自感為0.25H的線圈中，當(dāng)電流在(1/16)s內(nèi)由2A均勻減小到零時，線圈中自感電動勢的大小為：

(A)7.8×10-3V．(B)3.1×10-2V．

(C)8.0V．(D)12.0V．［］C308.面積為S和2S的兩圓線圈1、2如圖放置，通有相同的電流，線圈1中的電流所產(chǎn)生的通過線圈2的磁通為Φ21，線圈2中的電流所產(chǎn)生的通過線圈1的磁通為Φ12，則Φ21和Φ12的大小關(guān)系為(C)(B)(A)(D)Φ21=2Φ12

Φ21=Φ12

Φ21<Φ12

Φ21=Φ12/2（B）Φ21=MI1Φ12=MI2319.通有電流I的半徑為R圓線圈，放在近似真空的空間里，圓心處的磁場能量密度是：(A)

(B)(C)(D)（C）321、用線圈的自感系數(shù)L來表示載流線圈磁場能量的公式

(A)只適用于無限長密繞螺線管．

(B)只適用于單匝圓線圈．

(C)只適用于一個匝數(shù)很多，且密繞的螺繞環(huán)．

(D)適用于自感系數(shù)Ｌ一定的任意線圈．［］D332、真空中一根無限長直細(xì)導(dǎo)線上通電流I，則距導(dǎo)線垂直距離為a的空間某點處的磁能密度為

(A)(B)

(C)(D)［］B

343、用導(dǎo)線制成一半徑為r=10cm的閉合圓形線圈，其電阻R=10歐姆，均勻磁場垂直于線圈平面．欲使電路中有一穩(wěn)定的感應(yīng)電流i=0.01A，B的變化率大小應(yīng)為

dB/dt=____________________．3.18T/s355、真空中兩只長直螺線管1和2，長度相等，單層密繞匝數(shù)相同，直徑之比d1/d2

=1/4．當(dāng)它們通以相同電流時，兩螺線管貯存的磁能之比為

W1/W2=___________．

1∶16參考解：366、對于單匝線圈取自感系數(shù)的定義式為L=F/I．當(dāng)線圈的幾何形狀、大小及周圍磁介質(zhì)分布不變，且無鐵磁性物質(zhì)時，若線圈中的電流強度變小，則線圈的自感系數(shù)L(A)變大，與電流成反比關(guān)系．

(B)變小．