(2024年)電動(dòng)力學(xué)第3章課件

電動(dòng)力學(xué)第3章課件12024/3/26電磁感應(yīng)定律動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)自感與互感現(xiàn)象磁場(chǎng)能量與磁場(chǎng)力電磁振蕩與電磁波初步章節(jié)小結(jié)與習(xí)題講解contents目錄22024/3/2601電磁感應(yīng)定律32024/3/26123當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)現(xiàn)象E=-n(dΦ)/(dt)。其中E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，n為線(xiàn)圈匝數(shù)，Φ為穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量，t為時(shí)間。法拉第電磁感應(yīng)定律公式根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是試圖阻止產(chǎn)生它的磁通量的變化。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向法拉第電磁感應(yīng)定律42024/3/26楞次定律內(nèi)容感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。楞次定律的應(yīng)用判斷感應(yīng)電流的方向，常與右手定則結(jié)合使用。楞次定律與能量守恒楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。楞次定律52024/3/26發(fā)電機(jī)變壓器電磁灶磁懸浮列車(chē)電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用01020304利用電磁感應(yīng)定律將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。利用電磁感應(yīng)定律改變交流電壓的大小。利用電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生渦流，使鍋底發(fā)熱，從而加熱食物。利用電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，使列車(chē)懸浮并高速前進(jìn)。62024/3/2602動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)72024/3/26由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中有效運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。定義產(chǎn)生條件計(jì)算公式應(yīng)用導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)w中磁通量發(fā)生變化。E=BLV，其中E為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為導(dǎo)體長(zhǎng)度，V為導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度。發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)82024/3/26定義由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生條件穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。計(jì)算公式E=-n(dΦ)/(dt)，其中E為感生電動(dòng)勢(shì)，n為線(xiàn)圈匝數(shù)，Φ為磁通量，t為時(shí)間。應(yīng)用變壓器、電磁爐等。感生電動(dòng)勢(shì)92024/3/26動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，都遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。關(guān)系動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備；感生電動(dòng)勢(shì)主要應(yīng)用于變壓器、電磁爐等設(shè)備。應(yīng)用場(chǎng)景不同動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的；感生電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的。產(chǎn)生原因不同在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中，磁場(chǎng)可以不變；在感生電動(dòng)勢(shì)中，磁場(chǎng)必須變化。磁場(chǎng)是否變化如上所述，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式不同。計(jì)算公式不同0201030405兩者關(guān)系及區(qū)別102024/3/2603自感與互感現(xiàn)象112024/3/26自感現(xiàn)象01當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，它所產(chǎn)生的磁通也發(fā)生變化，因而在線(xiàn)圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自感現(xiàn)象。自感系數(shù)02表示線(xiàn)圈產(chǎn)生自感能力的物理量，常用L來(lái)表示。單位是亨利，簡(jiǎn)稱(chēng)亨，用H表示。自感系數(shù)的決定因素03線(xiàn)圈的自感系數(shù)跟線(xiàn)圈的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。線(xiàn)圈越長(zhǎng)，而其他條件相同時(shí)，自感系數(shù)越?。煌痪€(xiàn)圈，插有鐵芯時(shí)線(xiàn)圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。自感現(xiàn)象及自感系數(shù)122024/3/26互感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中電流變化，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)為互感現(xiàn)象?；ジ邢禂?shù)表示兩個(gè)線(xiàn)圈間互感程度的物理量，常用M來(lái)表示。單位是亨利，簡(jiǎn)稱(chēng)亨，用H表示?；ジ邢禂?shù)的決定因素兩個(gè)線(xiàn)圈之間的互感系數(shù)與它們的相對(duì)位置、線(xiàn)圈的匝數(shù)以及周?chē)沤橘|(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)兩個(gè)線(xiàn)圈相隔很遠(yuǎn)或相對(duì)位置變化很大時(shí)，它們之間的互感系數(shù)就很小?；ジ鞋F(xiàn)象及互感系數(shù)132024/3/26聯(lián)系自感和互感都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。自感是線(xiàn)圈自身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，而互感是兩個(gè)線(xiàn)圈之間因磁耦合而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。區(qū)別自感只發(fā)生在一個(gè)線(xiàn)圈中，而互感發(fā)生在兩個(gè)或更多線(xiàn)圈之間。自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈中電流的變化率成正比，而互感電動(dòng)勢(shì)的大小不僅與線(xiàn)圈中電流的變化率有關(guān)，還與兩個(gè)線(xiàn)圈的相互位置、匝數(shù)以及周?chē)沤橘|(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。自感與互感的聯(lián)系與區(qū)別142024/3/2604磁場(chǎng)能量與磁場(chǎng)力152024/3/26磁場(chǎng)能量密度是描述磁場(chǎng)中單位體積內(nèi)存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能量的物理量。磁場(chǎng)能量密度的定義磁場(chǎng)能量密度可以通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)中的體積V來(lái)計(jì)算，公式為w_m=(1/2)*B^2*V。磁場(chǎng)能量密度的計(jì)算公式磁場(chǎng)能量密度的單位為焦耳/立方米(J/m3)。磁場(chǎng)能量密度的單位磁場(chǎng)能量密度及計(jì)算方法162024/3/26磁場(chǎng)力的計(jì)算公式對(duì)于通電直導(dǎo)線(xiàn)，磁場(chǎng)力的大小可以通過(guò)安培力公式F=BIL來(lái)計(jì)算，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。磁場(chǎng)力的定義磁場(chǎng)力是指磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體所產(chǎn)生的作用力。磁場(chǎng)力的方向磁場(chǎng)力的方向可以通過(guò)左手定則來(lái)判斷，即讓磁場(chǎng)穿過(guò)掌心，四指指向電流方向，大拇指所指方向即為磁場(chǎng)力方向。磁場(chǎng)力及其計(jì)算方法172024/3/26磁場(chǎng)能量與磁場(chǎng)力的聯(lián)系磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)力都是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，它們之間有著密切的聯(lián)系。磁場(chǎng)能量密度的大小決定了磁場(chǎng)對(duì)放入其中的物體的作用力大小。磁場(chǎng)能量與磁場(chǎng)力的區(qū)別磁場(chǎng)能量是從能量的角度來(lái)描述磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)力則是從力的角度來(lái)描述磁場(chǎng)。磁場(chǎng)能量密度是一個(gè)標(biāo)量，而磁場(chǎng)力則是一個(gè)矢量。磁場(chǎng)能量與磁場(chǎng)力的應(yīng)用在電磁學(xué)中，磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)力都是非常重要的物理量。它們被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電磁鐵等電磁設(shè)備的設(shè)計(jì)和分析中。磁場(chǎng)能量與磁場(chǎng)力的關(guān)系182024/3/2605電磁振蕩與電磁波初步192024/3/26電磁振蕩現(xiàn)象及特點(diǎn)指電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中周期性交替變化的現(xiàn)象。電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成連續(xù)的振蕩過(guò)程。振蕩頻率與電路元件參數(shù)有關(guān)，如電容、電感等。電磁振蕩過(guò)程中伴隨著能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。電磁振蕩現(xiàn)象特點(diǎn)一特點(diǎn)二特點(diǎn)三202024/3/26變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)即可產(chǎn)生電磁波。產(chǎn)生條件電磁波在空間中以波的形式傳播，不需要介質(zhì)。傳播方式在真空中，電磁波的傳播速度等于光速。傳播速度電磁波具有反射、折射、衍射和干涉等波動(dòng)特性。傳播特性電磁波的產(chǎn)生與傳播212024/3/26電磁波具有波動(dòng)的性質(zhì)，如振幅、頻率、波長(zhǎng)等。波動(dòng)性電磁波在某些條件下表現(xiàn)出粒子性，如光電效應(yīng)。粒子性電磁波是橫波，具有偏振性，即振動(dòng)方向與傳播方向垂直。偏振性不同頻率的電磁波具有不同的特性和應(yīng)用，如無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)等。頻譜特性電磁波的基本性質(zhì)222024/3/2606章節(jié)小結(jié)與習(xí)題講解232024/3/26靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體與電介質(zhì)了解靜電感應(yīng)、靜電平衡等原理，掌握導(dǎo)體和電介質(zhì)的極化現(xiàn)象及相關(guān)計(jì)算。電流與電動(dòng)勢(shì)掌握電流密度、電動(dòng)勢(shì)等概念，理解歐姆定律、基爾霍夫定律等基本電路定律。電容與電容器理解電容的定義、計(jì)算及電容器的工作原理，熟悉常見(jiàn)電容器的類(lèi)型和應(yīng)用。電場(chǎng)與電勢(shì)掌握電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)等基本概念，理解電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面的關(guān)系。章節(jié)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)242024/3/26習(xí)題一計(jì)算導(dǎo)體球在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的感應(yīng)電荷及電勢(shì)分布。習(xí)題二習(xí)題三習(xí)題四01020403應(yīng)用基爾霍夫定律分析復(fù)雜電路中的電流與電壓分布。分析電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)，并繪制電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面圖。分析平行板電容器的電容與極板間距、介電常數(shù)等因素的關(guān)系。典型習(xí)題分析與解答252024/3/26學(xué)習(xí)建議多做習(xí)題鞏固知識(shí)點(diǎn)，理解電場(chǎng)