磁場(chǎng)的能量的概述

磁場(chǎng)的能量的概述第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月一、自感磁能LRKE當(dāng)電流由0I（=E/R）由基爾霍夫定律：式（2）兩邊同乘顯然：dt時(shí)間內(nèi)電源供給的能量dt內(nèi)電阻消耗的能量dt內(nèi)自感電動(dòng)勢(shì)提供的能量自感電動(dòng)勢(shì)提供的能量是一負(fù)能量，即吸收能量存貯在磁場(chǎng)中形成磁場(chǎng)能量。第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月LRKE當(dāng)電流由0I（=E/R）時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)吸收的能量：即線圈磁場(chǎng)中貯藏了能量：放電時(shí)情況R1KELR2R1KELR2式（5）兩邊同乘第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月R1KELR2I放電時(shí)情況R1KELR2式（5）兩邊同乘dt內(nèi)電阻消耗的能量dt內(nèi)自感電動(dòng)勢(shì)提供的能量當(dāng)電流從I0時(shí)，對(duì)（6）式兩邊積分：左邊積分為自感電動(dòng)勢(shì)作功右邊積分為電阻上消耗的熱能自感電動(dòng)勢(shì)作的功全部消耗于電阻上，此能量來自何處？----磁場(chǎng)。第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月綜述：1）對(duì)自感線圈而言：當(dāng)電流建立時(shí)，外電源克服自感電動(dòng)勢(shì)作功（自感電動(dòng)勢(shì)作負(fù)功），而將一部分電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量。而電流減小時(shí)

自感電動(dòng)勢(shì)作正功，而將磁場(chǎng)能回授到電路中變?yōu)榻範(fàn)枱帷Ｗ愿芯€圈是能量的“吞吐者”。2）自感電路的磁場(chǎng)能量為因能量不能突變，故含自感的電路中的電流不能突變。解式（2）、（5）可得電流變化規(guī)律。第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月因能量不能突變，故含自感的電路中的電流不能突變。解前面的式（2）、（5）可得電流變化規(guī)律tt第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月二、含互感電路的磁場(chǎng)能量L1L2ML2L1M初始狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)：注意：有兩種情況：1）磁通相助；2）磁通相消。顯然：互感電路中的磁能是克服自感電動(dòng)勢(shì)及互感電動(dòng)勢(shì)作功的過程中建立的。先以磁通相助為例進(jìn)行研究能量是狀態(tài)量，應(yīng)與電流建立的過程無關(guān)。為此分兩步建立磁場(chǎng)。1）線圈“2”開路，讓線圈“1”中電流由02）維持線圈“1”中電流不變，讓線圈“2”中電流由0“1”“2”第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月L1L2M1）線圈“2”開路，讓線圈“1”中電流由0自感磁能由0I10時(shí)要克服自感電動(dòng)勢(shì)作功，即自感電動(dòng)勢(shì)作負(fù)功，變?yōu)?）維持線圈“1”中電流不變，讓線圈“2”中電流由0要克服自感電動(dòng)勢(shì)作功，同時(shí)為維持I10不變，I10要克服作功前者建立自感磁能第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月L1L2M2）維持線圈“1”中電流不變，讓線圈“2”中電流由0后者建立互感磁能I10克服作功：第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月L1L2M后者建立互感磁能互感線圈的總磁能：2）維持線圈“2”中電流不變，讓線圈“1”中電流由01）線圈“1”開路，讓線圈“2”中電流由0建立電流的方式也可反過來：…..*第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月L1L2M2）維持線圈“2”中電流不變，讓線圈“1”中電流由01）線圈“1”開路，讓線圈“2”中電流由0…..**與*式比較…..*第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月L2L1M以上只是磁通相的情況，磁通相消的情況呢？互感電動(dòng)勢(shì)與電流同向，即互感電動(dòng)勢(shì)對(duì)外作功，能量來之于磁能的減少。…..***第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月L2L1ML1L2M總而言之：互感電路的磁場(chǎng)能量磁通相助取正號(hào)；磁通相消取負(fù)號(hào)；第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：求自感量分別為L(zhǎng)1、L2、L2的兩線圈串聯(lián)后的總自感量。解：1）順串：L1L2M2）反串：L2L1M第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月三、磁場(chǎng)能量密度

R以長(zhǎng)載流螺線管為例：設(shè)通以電流I磁能定義：磁場(chǎng)能量密度---單位體積中的磁場(chǎng)能量第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：磁場(chǎng)能量密度---單位體積中的磁場(chǎng)能量注意：1）此式適用于磁場(chǎng)的一般情況。對(duì)各向同性的磁場(chǎng)：2）對(duì)各向同性的磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)能量密度求磁場(chǎng)的能量：

第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月R1R2I例：一同軸電纜，由半徑分別為R1、R2的兩同心圓柱面組成。電流從中間導(dǎo)體圓柱面流入，從外層圓柱面流出構(gòu)成閉合回路。試計(jì)算長(zhǎng)為的一段電纜內(nèi)的磁場(chǎng)能以及電感量L。第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月該處磁能密度：R