第17章 电磁感应.ppt

储能器件 C 存在场中 通过平板电容器得出下述结论 通过长直螺线管得出下述结论 在电磁场中 普遍适用 各种电场 磁场 静电场 磁场 类比 L I R1 R2 l 例8、无限长同轴电缆，由半径分别为R1、R2的两个同轴圆筒组成，电流由内圆筒出去，经外圆筒返回形成闭合回路。两圆筒之间充满磁导率为 的介质。 求：1）长度为l 的一段电缆中的磁场能量； 2）长度为l 的一段电缆的自感系数L 。(P138例17.12) 解：1）磁场能量 由安培环路定理求磁场分布 取半径r，宽dr的同轴圆柱面 2）求自感系数L 法一： 根据定义 法二：根据能量 I R1 R2 l S 把安培环路定理推广到不闭合电流的回路时出现了矛盾 §17.7 变化电场产生的磁场(麦克斯韦方程组) I I 在串有电容器的电路中，给电容器充电时 在某时刻回路中传导电流强度为I S1 取S1 S2 取S2 取回路L 计算B 的环流 1、场客观存在 环流值必须唯一 2、定理应该具有普适性 L 麦克斯韦认为一切电磁现象及其规律都是电场与磁场性质、变化以及相互联系（作用）在不同场合下的表现。因此假设位移电流 的存在，把安培环路定理推广到非闭合电流情况下也适用 电容器充电过程中，极板间存在变化的电场 I0 I0 S 设极板带电量q ,在电场中取一与极板等大的平行截面S I I S 说明二者量纲相同 麦克斯韦定义： 位移电流 方向也相同 全电流：通过某截面的全电流是通过该截面的 传导电流和位移电流的代数和 I0 不连续处必有Id 接续—全电流连续 Id 和I0 在产生磁场方面完全等效 I0 I0 L S1 S2 安培环路定理(真空中) 取S1 取S2 Id 两结果完全一致 真空中，位移电流可表示为 例2 半径R 的两块圆板构成平板电容器，以匀速充电使电容器两板间电场的变化率为 dE/dt,求电容器两板间的位移电流，并计算电容器内离两板中心连线r 处的磁感强度。 (P139例17.15) 解：电容器两板间的位移电流为 I Id 忽略边缘效应，磁场具有对称性 取半径r 的圆形回路L，应用安培 环路定理： 方向 L 伏打电池——电池的始祖 最古老的电池，是伏打电池。它是把一块铜片和一块锌片放在盛有稀硫酸的容器中，接通电路，铜片就成了电池正极，锌片就成为负极。这种电池很“土”，它的电压很低，电流也很小，但毕竟用这种手段使人类第一次得到了电流。所以它是一切电池的老鼻祖。为什么铜和锌泡在稀硫酸里就能生电？把铜片和铁片分别插进稀硫酸去能生电吗？试一试，也行。碳棒和锌片呢？也成。稀硫酸起什么作用？电解液而已。也就是说，只要是导电的液体就能代替它。比如稀盐酸、醋、食盐水，比如用一碗汤都可以。比如把一根铜钉和一根铁钉插在西红柿上，西红柿的汁液就可以作电解液，一个铜钱和一个铝币插入土豆，也可以成为一个电池。当然，这类电池中效果最好的是伏打电池。所以，它流传至今，但伏打电池携带不便，稀硫酸洒出来还有腐蚀性。人们就用锌做成圆筒，用碳棒做成芯，这就构成电池的两极。没有电解液不行，人们就把氯化铵调成浆糊，这样既能导电又不至于泄漏。其中加入黑色的二氧化锰粉末，是催化剂。这就是人们俗称的“干电池”，也叫锰锌电池。所谓干电池是相对于伏打电池的稀硫酸而言，所谓锰锌是指的原材料。针对其它材料的干电池如氧化银电池，镍镉电池而言。锰锌电池的电压是1.5伏，而其它干电池就不是1.5伏。 电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。前面已讲过，电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功与电荷量的比值；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值。它们是完全不同的两个概念。 第17章 电磁感应 electromagnetic induction §17.1 法拉第电磁感应定律 §17.2 动生电动势 §17.3 感生电动势和感生电场 §17.4 自感 §17.6 磁场能量 §17.5 互感（不要求） §17.7 麦克斯韦方程组 前言 历史背景：社会对电力的需求（1800年，伏打电池，可以获得持续电流，代价昂贵） 奥斯特（1820年） 电流磁效应 安培、科拉顿、法拉第 磁的电效应？ 线圈通电流 铜环偏转 强磁体 安培的实验：铜环偏转的原因是铜环被磁化了 G 磁棒 科拉顿的实验：检流计放在另一个房间 法拉第（1821-1831年） 法拉第的 科学思想方法 力线和场的概念 确信各种运动形式的 相互联系和相互转化 亨利（美）与楞次（俄）的贡献 自感 楞次定律（能量守恒） 电与磁的相互作用， 电 磁，磁 电 法拉第第一次成功的实验