大學物理-第十章

大學物理電磁感應與電磁場/10本章導讀3電流激發(fā)磁場，磁場對電流有力的作用，這是電與磁相互聯(lián)系的一方面；另一方面，在一定條件下磁場也可以激發(fā)電場，這就是所謂的電磁感應現(xiàn)象。本章主要介紹電磁感應現(xiàn)象的基本規(guī)律及其應用，簡要介紹麥克斯韋電磁場理論的基本概念、麥克斯韋方程組以及電磁波的基礎知識等。10.1電磁感應定律每當閉合電鍵K給線圈A通電時，小磁針立即明顯擺動，隨后穩(wěn)定在平衡位置上；當切斷線圈A的電流時，又發(fā)現(xiàn)小磁針來回擺動的現(xiàn)象。這表明在線圈通電和斷電的瞬間，線圈B中有電流產生。法拉第將這種現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象，線圈B中出現(xiàn)的電流稱為感應電流。10.1.1電磁感應現(xiàn)象幾種產生感應電流的典型實驗。（1）磁鐵與一個閉合曲線做相對運動。在磁鐵插入線圈和從線圈中抽出的瞬間，線圈中產生電流。（2）線圈A放在線圈B中，在接通或斷開電鍵K的瞬間，或通電后改變滑動變阻器R的阻值從而改變線圈A中的電流，在線圈B中都會產生感應電流。（3）處在閉合回路中的一部分導體AB在磁場中運動時，在閉合回路中產生了磁感電流。10.1電磁感應定律10.1.1電磁感應現(xiàn)象楞次定律：楞次電流的磁通量總是力圖阻礙引起感應電流的磁通量變化。應用楞次定律來判斷感應電流的方向時，可按照下面的步驟進行：（1）確定原來磁場的方向，即穿過閉合回路的磁通量的方向；（2）弄清楚穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；（3）確定感應電流在閉合回路中激發(fā)的磁場是怎樣阻礙引起感應電流的磁通量的變化；（4）最后應用右手螺旋定則，即右手拇指指向感應電流的磁場方向，而彎曲四指確定感應電流的方向。10.1.2楞次定律10.1電磁感應定律當磁鐵棒的N極插入線圈時，通過線圈的磁通量增加。這時，線圈產生的感應電流的磁場方向應與磁鐵的磁場方向相反，以阻礙磁通量的增加。最后根據(jù)右手螺旋法則就可以確定出線圈中感應電流的方向。當磁鐵離開線圈時，穿過線圈的磁通量減少，這時感應電流的磁場方向與磁鐵的磁場方向相同，以阻礙磁通量的減少，最后根據(jù)右手螺旋定則確定線圈中感應電流的方向。10.1.2楞次定律10.1電磁感應定律10.1.3法拉第電磁感應定律10.1電磁感應定律10.1.3法拉第電磁感應定律10.1電磁感應定律10.1.4感應電流和感應電荷10.1電磁感應定律例題講解1，，，，10.1電磁感應定律例題講解1，，，，10.1電磁感應定律10.2動生電動勢與感生電動勢10.2.1動生電動勢例題講解2，，，，10.2動生電動勢與感生電動勢例題講解2，，，，10.2動生電動勢與感生電動勢，，10.2.2感生電動勢由于磁場變化而產生一種電場，是這個電場使導體中自由電子做定向運動而形成電流。麥克斯韋還認為，即使沒有導體，這種電場同樣存在。這種由變化磁場激發(fā)的電場稱為感生電場。10.2動生電動勢與感生電動勢1．感生電場和感生電動勢，，（1）產生的原因不同。靜電場是由靜止的電荷所激發(fā)的；而感生電場是由變化的磁場所激發(fā)的。10.2.2感生電動勢10.2動生電動勢與感生電動勢2．感生電場和靜電場例題講解3，，，，10.2動生電動勢與感生電動勢例題講解3，，，，10.2動生電動勢與感生電動勢10.3.1自感，，10.3自感與互感當載流線圈中的電流發(fā)生變化時，該線圈中的磁通量也會發(fā)生變化，因而線圈中就有感生電動勢產生，這種電磁感應現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。由于線圈中電流變化而在自身線圈中產生的電動勢稱為自感電動勢。，，10.3.1自感10.3自感與互感例題講解4，，，，10.3自感與互感10.3.2互感，，10.3自感與互感當一個回路的電流隨時間的變化率一定時，互感系數(shù)越大，則通過互感在另一個回路中引起的互感電動勢也越大。因此互感系數(shù)是表明兩個回路相互感應強弱的物理量?；ジ械膯挝慌c自感的單位相同，都為亨利。，，10.3.2互感10.3自感與互感10.4.1自感線圈儲存的能量，，10.4磁場的能量10.4.2磁場的能量，，10.4磁場的能量10.4.2磁場的能量，，10.4磁場的能量，，10.5.1位移電流10.5麥克斯韋電磁場理論，，10.5.1位移電流10.5麥克斯韋電磁場理論，，10.5.2麥克斯韋方程組由感生電場假設和位移電流假設知道，變化的磁場要產生感生電場，變化的電場要產生磁場，即在一般情況下，電場和磁場都是變化的，它們將相互激發(fā)，因而它們是不可分割的、統(tǒng)一的整體，稱為電磁場。10.5麥克斯韋電磁場理論，，10.6電磁波如果在空間中某處有一電磁振蕩，并假定其能產生交變的電場（或磁場），則在其周圍可產生交變磁場（或電場）。于是這種交變電磁場可不斷地由振源向遠處傳播開來，電磁振蕩在空間的傳播就形成了電磁波。本章小結1．電源的電動勢，，，，電源的電動勢等于將單位正電荷繞含有電源的閉合回路移動一周，電源中非靜電力所做的功。簡單地說，電源的電動勢等于非靜電性場強在閉合電路上的環(huán)流。2．楞次定理楞次定理是用來判定感應電流方向的定律，其判定方法為：當引起感應的磁通增加時，感應電流的方向與該磁通的方向相反（阻礙它的增加）；當引起感應的磁通減少時，感應電流的方向與該磁通的方向相同（阻礙它的減小）。本章小結3．法拉第電磁感應定律，，，，4．感應電流