物理電磁感應(yīng)

物理電磁感應(yīng)第一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象

Φ

變化的本質(zhì)是電動(dòng)勢(shì)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××左面三種情況均可使電流計(jì)指針擺動(dòng)第一類第二類第二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二.楞次定律

閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象上的具體體現(xiàn)。第三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日三.法拉第電磁感應(yīng)定律〔配以某些約定的或考慮楞次定律的〕

約定首先任定回路的繞行方向規(guī)定電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向一致時(shí)為正當(dāng)磁力線方向與繞行方向成右螺時(shí)規(guī)定磁通量為正第四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日如均勻磁場(chǎng).....................均勻磁場(chǎng)>若繞行方向取如圖所示的回路方向按約定<0電動(dòng)勢(shì)的方向與所設(shè)的繞行方向相反求：面積S邊界回路中的電動(dòng)勢(shì)磁通量為正由即負(fù)號(hào)說(shuō)明第五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日若繞行方向取如圖所示的方向.....................均勻磁場(chǎng)>0電動(dòng)勢(shì)的方向與所設(shè)繞行方向一致按約定磁通量取負(fù)由正號(hào)說(shuō)明兩種繞行方向得到的結(jié)果相同第六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日使用意味著約定磁鏈

對(duì)于N匝串聯(lián)回路每匝中穿過(guò)的磁通分別為討論則有磁鏈第七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日例：直導(dǎo)線通交流電置于磁導(dǎo)率為的介質(zhì)中求：與其共面的N匝矩形回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解：設(shè)當(dāng)I0時(shí)，電流方向如圖已知其中I0和是大于零的常數(shù)設(shè)回路L方向如圖建坐標(biāo)系如圖在任意坐標(biāo)處取一面元第八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日交變的電動(dòng)勢(shì)第九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日普遍><0第十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日把感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分為兩種基本形式動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)motionalemf感生電動(dòng)勢(shì)inducedemf下面從場(chǎng)的角度研究電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)對(duì)應(yīng)的場(chǎng)是電場(chǎng)它可使靜止電荷運(yùn)動(dòng)研究的問(wèn)題是：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電場(chǎng)？感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電場(chǎng)？性質(zhì)？第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日§13.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)一.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1.中學(xué)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)切割磁力線的條數(shù)由楞次定律定方向均勻磁場(chǎng)導(dǎo)線ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)怎么計(jì)算？第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

2.由電動(dòng)勢(shì)與非靜電場(chǎng)強(qiáng)的積分關(guān)系非靜電力－－洛侖茲力>0第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二、感生電動(dòng)勢(shì)建坐標(biāo)如圖均勻磁場(chǎng)設(shè)回路L方向如圖負(fù)號(hào)說(shuō)明電動(dòng)勢(shì)方向與所設(shè)方向相反第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日適用于一切產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的回路例在空間均勻的磁場(chǎng)中討論適用于切割磁力線的導(dǎo)體設(shè)導(dǎo)線ab繞Z軸以

勻速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線ab與Z軸夾角為求：導(dǎo)線ab中的電動(dòng)勢(shì)第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日解：建坐標(biāo)如圖在坐標(biāo)處取該段導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度垂直紙面向內(nèi)運(yùn)動(dòng)半徑為>0方向從ab第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日三感生電場(chǎng)1.感生電場(chǎng)的性質(zhì)法拉第電磁感應(yīng)定律非保守場(chǎng)無(wú)源場(chǎng)渦旋場(chǎng)S是以L為邊界的任意面積由于磁場(chǎng)的時(shí)間變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日2.感生電場(chǎng)的計(jì)算（1）.原則（2）.特殊空間均勻的磁場(chǎng)被限制在圓柱體內(nèi)，磁感強(qiáng)度方向平行柱軸，如長(zhǎng)直螺線管內(nèi)部的場(chǎng)。磁場(chǎng)隨時(shí)間變化則感生電場(chǎng)具有柱對(duì)稱分布具有某種對(duì)稱性才有可能計(jì)算出來(lái)第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日作正柱面，如圖感生電場(chǎng)對(duì)稱性的分析限制在圓柱內(nèi)的空間均勻的變化磁場(chǎng)建柱坐標(biāo)系^^^作矩形回路，如圖^第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日3.特殊情況下感生電場(chǎng)的計(jì)算空間均勻的磁場(chǎng)限制在半徑為的圓柱內(nèi)，求：分布解：設(shè)場(chǎng)點(diǎn)距軸心為r,根據(jù)對(duì)稱性，取以o為心，過(guò)場(chǎng)點(diǎn)的圓周環(huán)路0由法拉第電磁感應(yīng)定律的方向平行柱軸且有第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日><<><>第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日特殊條件感生電場(chǎng)是以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)的，源于法拉第電磁感應(yīng)定律又高于法拉第電磁感應(yīng)定律。只要以L為邊界的曲面內(nèi)有磁通的變化，就存在感生電場(chǎng)的。渦電流趨膚效應(yīng)電子感應(yīng)加速器的基本原理1947年世界第一臺(tái)70MeV討論第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日求半徑oa線上的感生電動(dòng)勢(shì)可利用這一特點(diǎn)較方便地求其他線段內(nèi)的感生電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)上半徑方向的線段構(gòu)成回路利用法拉第電磁感應(yīng)定律例求上圖中線段ab內(nèi)的感生電動(dòng)勢(shì)

解：補(bǔ)上兩個(gè)半徑oa和bo與ab構(gòu)成回路obao第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日求:解：補(bǔ)上半徑oabo設(shè)回路方向如圖又如磁力線限制在圓柱體內(nèi),空間均勻oB第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日§13.3自感和互感實(shí)際線路中的感生電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題一.自感電動(dòng)勢(shì)自感反抗電流變化的能力(電慣性)演示K合上燈泡A先亮B晚亮K斷開B會(huì)突閃線圈第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日由于自己線路中的電流的變化而在自己的線路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象－－自感現(xiàn)象自感系數(shù)的定義非鐵磁質(zhì)單位電流的變化對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

普遍定義由法拉第電磁感應(yīng)定律第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日例：求長(zhǎng)直螺線管的自感系數(shù)幾何條件如圖解：設(shè)通電流總長(zhǎng)總匝數(shù)幾何條件介質(zhì)固有的性質(zhì)電慣性第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二.互感電動(dòng)勢(shì)互感

12第一個(gè)線圈內(nèi)電流的變化，引起線圈2內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)可以證明互感系數(shù)非鐵磁質(zhì)由法拉第電磁感應(yīng)定律有普遍同樣有2第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日§13.4磁場(chǎng)的能量能量存在器件中CL存在場(chǎng)中通過(guò)平板電容器得出下述結(jié)論通過(guò)長(zhǎng)直螺線管得出下述結(jié)論在電磁場(chǎng)中普遍適用各種電場(chǎng)磁場(chǎng)靜電場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)類比第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日§13.5位移電流全電流安培環(huán)路定理一.關(guān)于1.從穩(wěn)恒電路中推出最初目的：避開磁化電流的計(jì)算2.傳導(dǎo)電流(電荷定向移動(dòng))熱效應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)3.內(nèi)：與回路套連的電流取值:通過(guò)以L為邊界的任一曲面的電流第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日在電容器充電過(guò)程中出現(xiàn)了矛盾在某時(shí)刻回路中傳導(dǎo)電流強(qiáng)度為取L如圖思考之一：場(chǎng)客觀存在環(huán)流值必須唯一思考之二：定理應(yīng)該普適假設(shè)：電容器內(nèi)存在一種類似電流的物理量計(jì)算H的環(huán)流取取第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日麥克斯韋假設(shè)位移電流的存在，提出全電流的概念，把安培環(huán)路定理推廣到非恒定情況下也適用，得到安培環(huán)路定理的普遍形式。二.位移電流全電流全電流定理1.位移電流平板電容器內(nèi)部存在一個(gè)物理量可以產(chǎn)生磁場(chǎng)起著電流的作用應(yīng)是電流的量綱第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日在充放電過(guò)程中，平行板電容器內(nèi)有哪些物理量？時(shí)刻有分析各量的量綱第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日通過(guò)某個(gè)面積的位移電流就是通過(guò)該面積的電位移通量對(duì)時(shí)間的變化率位移電流的面密度定義第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日2.全電流定理電流概念的推廣能產(chǎn)生磁場(chǎng)的物理量1）傳導(dǎo)電流載流子定向運(yùn)動(dòng)2）位移電流第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日電流概念的推廣僅僅從產(chǎn)生磁場(chǎng)的能力上定義－－僅此而已其它方面均表現(xiàn)出不同如在真空中位移電流不伴有電荷的任何運(yùn)動(dòng)所以談不上產(chǎn)生焦耳熱第三十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日用全電流定理就可以解決前面的充電電路中的矛盾只有傳導(dǎo)電流只有位移電流平行板電容器板面積為S第三十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年